Using the oxyhydrogen as an additive to increase the performance of an internal combustion engine

Reducing the pollution emission associated with oil combustion is gaining an increasing interest worldwide. Recently, Brown’s gas (HHO gas) has been introduced as an alternative clean source of energy. A system to generate HHO gas has been built and integrated with Isuzu trooper (2255 cc 4 cylinder engine). The results show that a mixture of HHO, air, and gasoline causes a reduction in the concentration of pollutant emission constituents and an enhancement in engine efficiency. The emission tests have been carried out varying the engine speed to 754 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm and 2500 rpm and the flux of HHO by 6,639, 15,461 y 22,389 mL/s. The results show that carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and Hydrocarbons (HC) were reduced to approximately 12,18 %, 1 %, 32,67 %, respectively, when a mixture of HHO for different HHO flows, air, and fuel was used: in other cases, CO, CO2 and HC emission increased.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ingeniería::Instituto Investigaciones en Ingeniería (INII

Utilização de uma malha estruturada na análise do aerofólio s809

A análise numérica tem se tornado uma ferramenta essencial nas etapas do desenvolvimento de um projeto devido a sua capacidade de solução para fenômenos físicos descritos por leis de difícil solução analítica, economizando tempo e dinheiro, uma vez que um número muito menor de protótipos será construído até a obtenção do resultado final. Para tanto, deve-se encontrar uma malha ideal de forma que esta possibilite o resultado mais próximo possível da realidade, com o mínimo de esforço computacional. O objetivo é o estudo do aerofólio S809 bastante empregado em aerogeradores. A metodologia empregada será a determinação de uma malha estruturada ideal para simulações em diversas condições de operação dos rotores desses equipamentos. Será observado alguns aspectos importantes, como o número mínimo de elementos necessários, o refinamento próximo à superfície do aerofólio, isto é, o tamanho inicial e a relação de crescimento dos elementos nesta região, de maneira a obter a melhor representação dos efeitos de camada limite e o fenômeno da turbulência, assim como, o tamanho mínimo necessário do domínio a ser discretizado, de forma que este não influencie nos resultados das simulações. Desta forma, aplicando-se o aumento gradativo do número de elementos bem como a diminuição da relação de crescimento destes ao redor do aerofólio nas malhas construídas pelo software ICEM® e realizando simulações através do FLUENT®, espera-se a convergência dos resultados obtidos para os coeficientes de arrasto e de sustentação a partir de um determinado número de elementos da malha, sendo desnecessário qualquer tipo de acréscimo no refinamento local ou global, uma vez que isto apenas aumentaria o esforço computacional e não mais influenciaria nos resultados. Além disso, deve ser observado que as equações de momento, energia e da continuidade devem atender ao erro mínimo exigido. Assim, esta malha representaria o caso ideal desejadoUniversidade Federal de Viçosa//UFV/BrasilFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais//FAPEMIG/BrasilUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ingeniería::Instituto Investigaciones en Ingeniería (INII

Physical, thermal and aerodynamic properties of conilon coffee fruits (Coffea canephora)

O café é considerado um dos produtos agrícolas de maior importância no Brasil, tanto pela receita gerada pela exportação e industrialização, como pelo número de empregos diretos e indiretos relacionados com o seu agronegócio. As espécies de maior importância no mercado econômico internacional são Coffea arabica (café arábica) e Coffea canephora (café robusta). Considerando as limitadas pesquisas no processo de secagem e visando obter dados que possam ser utilizados no desenvolvimento de sistemas durante os processos de colheita e pós-colheita, o presente trabalho objetivou, avaliar a influência do teor de água nas propriedades físicas, aerodinâmicas e térmicas de frutos de café (Coffea canephora). Foram utilizados frutos de café (Coffea canephora), clones 83 e 74 da variedade clonal EMCAPA 8141 e os clones 31 e 32 da variedade clonal EMCAPA 8131, procedentes da fazenda experimental da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais (EPAMIG), situada no município de Leopoldina, Minas Gerais. Posteriormente os diferentes lotes de café foram secos em estufa com ventilação forçada com temperatura do ar de aproximadamente 60 ± 3°C, até diferentes níveis de teores de água. Durante a secagem, para cada teor de água obtido, amostras eram homogeneizadas e encaminhadas para a determinação de suas propriedades, sempre em triplicata. Para os quatro clones foram determinadas as massas específica unitária e aparente, a porosidade, a forma, o tamanho e o índice de contração volumétrica unitária e da massa em cada estádio de maturação; além de ajustar aos modelos matemáticos disponíveis na literatura. Também foi estudada a influência do teor de água nas propriedades aerodinâmicas durante o processo de secagem. Mediante técnicas da Mecânica dos Fluidos Computacional foi estudado o processo utilizando o modelo k-ε para regime turbulento. Determinou-se também as propriedades térmicas (calor específico, condutividade e difusividade térmica) para os frutos de café da espécie Coffea canephora, clone 32 da variedade clonal EMCAPA 8131. Ao estudar o comportamento de cada clone foi determinado que a área projetada, a área superficial, o volume e a porosidade aumentam com a elevação do teor de água para todos os clones, enquanto as massas específicas reais e aparentes aumentam com o aumento da umidade dos frutos de café até um valor máximo e depois decrescem. A forma dos frutos de café conilon é influenciada no processo de secagem, promovendo diminuição dos valores da esfericidade e circularidade com a redução do teor de água. A contração volumétrica apresentou um comportamento não linear decrescente com a redução do teor de água da massa de frutos de café conilon. Os modelos de Bala e Woods adaptado, Corrêa e o polinomial ajustados aos valores experimentais para estimar o índice de contração volumétrica unitária e da massa dos frutos de café em função do teor de água representaram de forma satisfatória o fenômeno estudado, sendo o modelo polinomial o de melhor ajuste em todos os casos. Ao aumentar o teor de água a velocidade terminal cresceu de forma não linear em todos os clones de café conilon e estádios de maturação estudados. Determinou-se experimentalmente em um túnel de vento horizontal o coeficiente de arrasto de cada clone. O coeficiente de arrasto apresentou um comportamento não linear, decrescendo ao aumentar o número de Reynolds. O modelo numérico utilizado representou o processo adequadamente com diferenças entre o coeficiente de arrasto experimental e o numérico inferiores a 5 %. Foi possível determinar a distribuição de pressões e velocidades mediante a simulação numérica, pelo fato da razão de aspecto ter uma mínima influência nas mesmas;isso significa que é possível utilizar a mesma razão de aspecto para todos os clones. Determinou-se que as propriedades térmicas do café conilon são dependentes do conteúdo de umidade. O calor específico e a condutividade térmica dos frutos de café conilon aumentaram com o aumento do conteúdo de umidade, enquanto a difusividade térmica decresce com o aumento do conteúdo de umidade. Realizou-se o teste de identidade identificando a combinação e a propriedade física representada por um modelo comum.Coffee is considered one of the most important agricultural products in Brazil, by revenue generated of exports and industrialization, as the number of direct and indirect jobs associated with their agribusiness. The species of greatest importance in the international economic market are Coffea arabica (Arabica coffee) and Coffea canephora (robusta). Considering the limited research in the drying process and to obtain data that can be used in systems development processes during harvest and postharvest, the present study aimed to evaluate the influence of water content on physical, aerodynamic and thermal properties of coffe fruits (Coffea canephora). It was used coffee cherries (Coffea canephora), clones 83 and 74 of the clonal variety EMCAPA 8141 and clones 31 and 32 of the clonal variety EMCAPA 8131, coming from an experimental farm of EPAMIG in the municipality Leopoldina, Minas Gerais. Subsequently the different batches of coffee were dried in an oven with forced ventilation with air temperature of approximately 60 ±3 °C until different levels of water content. During drying, for each moisture content obtained, samples were homogenized and forwarded to the determination of their properties, always in triplicate. For the four clones were determined true and bulk density, porosity, shape, size and shrinkage in each maturation stage, besides adjusting the models available in the literature. It was also studied the influence of water content on the aerodynamic properties during the drying process. The process was studied by techniques of Computational Fluid Dynamics using the k-ε turbulence model. It was also determined the thermal properties (specific heat, thermal conductivity and diffusivity) for coffee cherries from Coffea canephora species, clone 32 of clonal variety EMCAPA 8131. When studying the behavior of each clone was determined that the projected area, surface area, volume and porosity increase with increasing moisture content for all clones, while the bulk and true densities increased with increasing moisture content of coffee cherries to a maximum and then decreases. The shape of the conilon coffee cherries is influenced during the drying process, promoting the decrease of sphericity and roundness values with reduced moisturer content. The shrinkage showed a nonlinear behavior with decreasing reducing the moisture content of the conilon coffee cherries. The models adapted Bala & Woods, Correa and polynomial adjusted to the experimental values to estimate the shrinkage of conilon coffee cherries depending on the moisture content represented satisfactorily the phenomenon studied, with the model of the polynomial better fit in all cases. By increasing the moisture content, the terminal velocity increased non-linearly in all conilon coffee clones and maturation stages studied. It was determined the experimentally drag coefficient in a horizontal wind tunnel of each clone. The drag coefficient showed a non-linear behavior as a function of the Reynolds number, but decreased by increasing the Reynolds number. The numerical model used represented the process properly with differences between the experimental and numerical drag coefficient less than 5 %. It was possible to determine the distribution of pressures and velocities by numerical simulation finding that the aspect ratio has a minimum influence on them, which means that it is possible to use the same aspect ratio for all clones. It was determined that the thermal properties of the conilon coffee cherries are dependent on the moisture content. The specific heat and thermal conductivity of conilon coffee cherries increased with increasing moisture content, whereas the thermal diffusivity decreasing with increasing moisture content. It carried out the identity test by identifying the combination and physical property represented by a common model

Technical Assessment of Two Alcohol Generator Sets

This study aimed to evaluate the performance of two gensets, using as fuel, alcohol from fuel station and farm distillery. Specifically, to evaluate the power generation, the specific fuel consumption as well as the efficiency of the two gensets. The alcohol fuel from farm distillery was produced from residues of sugar cane aguardiente (head and tail), with an alcoholic content of 91%. It was used a single-phase generator of 10 kVA and three-phase generator of 42 kVA. For the generator 1 the specific fuel consumption was 0.93 L kWh-1 and 0.90 L kWh-1 and for generator 2 was 0.62 L kWh-1 and 0.71 L kWh-1 for alcohol from fuel station and farm distillery, respectively. With the increasing of power, the specific fuel consumption decreased and the efficiency increased. When the working power generator set increase, the efficiency increased. It was determined that the efficiency for the generator 1 was greater when it was used alcohol from farm distillery for the same load. In the case of the generator 2, the efficiency was higher with the ethanol fuel station for power values between 22.27 and 25.99 kW.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior /[]/CAPES/BrasilFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais/[]/FAPEMIG/BrasilUniversidad de Costa Rica/[]/UCR/Costa RicaMinisterio de CIencia, Innovación, Tecnología y Telecomunicaciones/[]/MICITT/Costa RicaConsejo Nacional para Investigaciones Científicas y Tecnológicas/[]/CONICIT/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ingeniería::Instituto Investigaciones en Ingeniería (INII

Effect of Densification Conditions on Physical Properties of Pellets Made From Sawmill Residues

Sawmill residues produced in wood processing of Pilon (Hyeronimaalchorneoides) and Eucalyptus (Eucalyptus spp) species, were used to fabricate pellets with experimental design equipment. Different manufacturing conditions as the diameter (8 mm − 10 mm), compression force (300 kgf − 500 kgf) and temperature applied during densification (90 °C − 105 °C), were employed in order to evaluate its effect on unit density, bulk density and durability of pellets produced. Values between 0.856 kg/dm3 and 1.093 kg/dm3 for unit density, 480.0 kg/m3 and 603.0 kg/m3 for bulk density were determined. For durability, values between 96.1% and 97.5% were determined. Significant increase in values determined for unit and bulk density were founded, with diameter reduction and compressive force increasing. Durability was the least sensitive property to the effect of studied densification conditions, whose variation was not significant between similar densification treatments. The effect of temperature generally had less impact on physical properties evaluated. The comparison of results against European standards for wood pellet quality, showed that fabricated pellets fulfills values defined for physical properties in different categories.UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ingeniería::Instituto Investigaciones en Ingeniería (INII

Efecto de un difusor tipo wind lens en flujo turbulento

This article is aimed to measure the effect of a wind lens diffuser on turbulent flow. The study was conducted in the boundary layer wind tunnel of the Research Institute for Applied Mechanics at Kyushu University, Japan, between March and May 2019. A hot wire anemometer with a moving mechanism was used to conduct three tests. First, a characterization of the flow inside the wind tunnel was measured without the grid. Second, the turbulence intensity in the wind tunnel axis was measured this time with the grid in place. Third, the wind lens effect on the incident wind speed was determined at different levels of turbulence intensity. The wind speed in the tunnel without the turbulence grid was almost constant, approximately 9.6 m/s. When the grid was placed, a decreasing turbulence intensity was recorded in the axis of the wind tunnel, from 28.6 % at 500 mm from the grid to 5 % turbulence intensity at 3100 mm from the grid. When the effect of the wind lens was measured on the turbulent flow, wind speed increased up to 20 %. The wind lens proved suitable for wind turbines operating in turbulent flow, by increasing wind speed in all tests and generating a greater increase in the conditions with greater turbulence intensity.O objetivo foi medir o efeito de um concentrador de fluxo tipo wind lens no caso de fluxo turbulento. O estudo foi realizado no túnel de vento de camada limite do Instituto de Pesquisa em Mecânica Aplicada da Universidade de Kyushu, Japão, entre março e maio de 2019. Foi utilizado um anemômetro de fio quente com um mecanismo móvel para a realização de três testes. Primeiro, mede-se a velocidade no eixo do túnel, sem a grelha de turbulência instalada. Segundo, coloca-se a grelha e mede-se a intensidade de turbulência no eixo do túnel de vento. Em terceiro lugar, determina-se o efeito do WL na velocidade do vento incidente, em diferentes níveis de intensidade de turbulência. A velocidade do vento no túnel sem a grelha de turbulência é quase constante, aproximadamente 9,6 m/s. Ao colocar a grelha foi registrada no eixo do túnel de vento uma intensidade de turbulência decrescente, desde um valor de 28,6 % a 500 mm da grelha, até 5 % de intensidade de turbulência a 3 100 mm da grelha. Ao medir o efeito do wind lens em fluxo turbulento, obteve-se um aumento de 20 % ou mais na velocidade do vento. O wind lens mostrou ser ideal para turbinas eólicas que operam em fluxo turbulento, aumentou a velocidade do vento em todas os testes, gerando um maior aumento em uma maior intensidade de turbulência.El objetivo fue medir el efecto de un concentrador de flujo tipo wind lens en el caso de flujo turbulento. El estudio se realizó en el túnel de viento de capa límite del Instituto de Investigación en Mecánica Aplicada de la Universidad de Kyushu, Japón, entre marzo y mayo de 2019. Se utilizó un anemómetro de hilo caliente con un mecanismo móvil para realizar tres pruebas. Primero se mide la velocidad en el eje del túnel, sin la rejilla de turbulencia instalada. En segundo lugar, se coloca la rejilla y se mide la intensidad de turbulencia en el eje del túnel de viento. En tercer lugar, se determina el efecto del WL en la velocidad del viento incidente, a diferentes niveles de intensidad de turbulencia. La velocidad del viento en el túnel sin la rejilla de turbulencia es casi constante, alrededor de 9.6 m/s. Al colocar la rejilla se registró en el eje del túnel de viento una intensidad de turbulencia decreciente, desde un valor de 28.6 % a 500 mm de la rejilla, hasta un 5 % de intensidad de turbulencia a 3 100 mm de la rejilla. Cuando se midió el efecto del wind lens en flujo turbulento, se obtuvo un aumento del 20 % o más en la velocidad del viento. El wind lens demostró ser adecuado para turbinas eólicas que operan en flujo turbulento, acrecentó la velocidad del viento en todas las pruebas, generando un mayor aumento a mayor intensidad de turbulencia

Analysis of a downdraft gasifier for energy use of biomass waste applying computational fluid dynamics

A numerical modeling was performed that simulates the thermal and fluid-dynamic behavior and generation of chemical species from the biomass gasification process in a downdraft reactor using computational fluid dynamics (CFD). The simulation process was assumed as a stationary state, energy models, turbulence, transport of species and multiphase were established to adequately represent the equations that govern the transfer of mass, momentum and energy in the thermo-chemical degradation process of biomass. Variations in the airflow rate entered into the reactor were established in order to determine the optimum point of operation of the reactor. It was determined that using a flow rate of 400 l/min of air, the best results in terms of the quality of syngas produced are obtained, establishing this condition as the optimum operating point of the reactor.Central American Network of Engineering Institutions (REDICA)British EmbassyUniversidad de Costa Rica (UCR)Research and Development Network in Energy Efficiency and Renewable Energy (RIDER)UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ingeniería::Instituto Investigaciones en Ingeniería (INII)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ingeniería::Facultad de Ingeniería::Escuela de Ingeniería de Biosistema

Effect of a Wind Lens diffuser on turbulent flow

Artículo científicoEl objetivo fue medir el efecto de un concentrador de flujo tipo wind lens en el caso de flujo turbulento. El estudio se realizó en el túnel de viento de capa límite del Instituto de Investigación en Mecánica Aplicada de la Universidad de Kyushu, Japón, entre marzo y mayo de 2019. Se utilizó un anemómetro de hilo caliente con un mecanismo móvil para realizar tres pruebas. Primero se mide la velocidad en el eje del túnel, sin la rejilla de turbulencia instalada. En segundo lugar, se coloca la rejilla y se mide la intensidad de turbulencia en el eje del túnel de viento. En tercer lugar, se determina el efecto del WL en la velocidad del viento incidente, a diferentes niveles de intensidad de turbulencia. La velocidad del viento en el túnel sin la rejilla de turbulencia es casi constante, alrededor de 9.6 m/s. Al colocar la rejilla se registró en el eje del túnel de viento una intensidad de turbulencia decreciente, desde un valor de 28.6 % a 500 mm de la rejilla, hasta un 5 % de intensidad de turbulencia a 3 100 mm de la rejilla. Cuando se midió el efecto del wind lens en flujo turbulento, se obtuvo un aumento del 20 % o más en la velocidad del viento. El wind lens demostró ser adecuado para turbinas eólicas que operan en flujo turbulento, acrecentó la velocidad del viento en todas las pruebas, generando un mayor aumento a mayor intensidad de turbulencia.This article is aimed to measure the effect of a wind lens diffuser on turbulent flow. The study was conducted in the boundary layer wind tunnel of the Research Institute for Applied Mechanics at Kyushu University, Japan, between March and May 2019. A hot wire anemometer with a moving mechanism was used to conduct three tests. First, a characterization of the flow inside the wind tunnel was measured without the grid. Second, the turbulence intensity in the wind tunnel axis was measured this time with the grid in place. Third, the wind lens effect on the incident wind speed was determined at different levels of turbulence intensity. The wind speed in the tunnel without the turbulence grid was almost constant, approximately 9.6 m/s. When the grid was placed, a decreasing turbulence intensity was recorded in the axis of the wind tunnel, from 28.6 % at 500 mm from the grid to 5 % turbulence intensity at 3100 mm from the grid. When the effect of the wind lens was measured on the turbulent flow, wind speed increased up to 20 %. The wind lens proved suitable for wind turbines operating in turbulent flow, by increasing wind speed in all tests and generating a greater increase in the conditions with greater turbulence intensity

Generalidades del recurso eólico en Costa Rica: caso de estudio de la provincia de Cartago

Wind resource assessment is essential for the development and implementation of wind power systems. Costa Rica have no studies by zones in a specific way as proposed, which allows professionals in the area to make decisions based on the potential and characteristics of the wind. This study provides for the first time the characterization of the wind resource in the province of Cartago. The characterization is carried out for the surface boundary layer, with data measured at 10 m above ground level, taking the magnitude of the wind speed and direction obtained from eight meteorological stations. During the characterization of the wind resource, the data was analyzed statistically and using computational codes that allowed obtaining results from the information collected. When processing the information provided by the meteorological stations, it is determined that the average wind speeds are between 3 m/s and 5 m/s at a height of 10 m above the surface. In addition, the intensity of turbulence is recorded between 15% and 30% and two well marked periods were determined in terms of the magnitude of the wind, from November to February for strong intensities and September to October for lower intensities. For the province of Cartago, the directions that predominate are the North or East components, being the two most recurrent components in the analyzed data.La evaluación del recurso eólico es vital para el desarrollo e implementación de sistemas de aprovechamiento eólico para la generación de energía. Costa Rica no posee estudios por zonas de manera específica como se plantea, que permita a los profesionales en el área tomar decisiones en función del potencial y características del viento. Con el presente estudio se brinda por primera vez la caracterización del recurso eólico en la provincia de Cartago. La caracterización se realiza para la capa límite superficial, con datos medidos a 10 m de altura sobre el nivel del suelo tomando la magnitud de la velocidad y dirección del viento obtenidas de ocho estaciones meteorológicas. Durante la caracterización del recurso eólico se analizaron los datos de forma estadística y usando códigos computacionales que permitieron obtener resultados de la información colectada. Al procesar la información brindada por las estaciones meteorológicas se determina que los promedios de velocidades del viento se encuentran entre los 3 m/s y 5 m/s a una altura de 10 m sobre la superficie. Además, la intensidad de turbulencia se registra entre 15% y 30% y se determinaron dos periodos bien marcados en cuanto a la magnitud del viento, de noviembre a febrero para intensidades fuertes y septiembre a octubre para intensidades más bajas. Para la provincia de Cartago las direcciones que predominan son las componentes Norte o Este, siendo las dos componentes más recurrentes en los datos analizados

Estado actual de la investigación sobre turbinas eólicas en Costa Rica

The result of some interviews made to the main actors in the wind turbines field in Costa Rica, as well as a literature review are presented in the current work. First, an outline of the roll of wind power in the national electrical power system is given, then, the achievements in wind energy research in the academic field, the research centers and the business sector are pointed out. In the academic field, the wind turbine built in the 1990s at the Costa Rican Institute of Technology, points out, being the first aerogenerator manufactured in the country using modern technology. With regard to research centers, the details about Ad Astra Rocket’s wind turbine, built between 2012 and 2016, are given. In the business sector, an emphasis is made on the SkyTwister, which has been subject of research and development in Costa Rica for more than 10 years and has received multiple awards nationally and internationally. Summarizing, the current research in the field of wind turbines, is exclusively carried out by Carlos Acosta Nassar with the SkyTwister turbine, the company “Interdinámica Energía”, and the Costa Rica Institute of Technology through its Wind Power Research Lab (known in Spanish as LIENE).Se presenta una revisión de literatura y el producto de entrevistas realizadas a los principales actores en el campo de las turbinas eólicas en Costa Rica. Luego de dar un panorama general del rol de la energía eólica en la matriz energética del país, se profundiza en los logros obtenidos en el campo de la investigación en la academia, centros de investigación y el sector empresarial. En el campo académico, destaca la turbina eólica fabricada en el Instituto Tecnológico de Costa Rica en la década de 1990, un valioso antecedente por ser el primer aerogenerador fabricado en el país usando tecnología moderna. En cuanto a centros de investigación se brindan detalles del aerogenerador fabricado en Ad Astra Rocket entre 2012 y 2016. Dentro del sector empresarial se enfatiza en la SkyTwister, una turbina eólica que ha sido objeto de investigación y desarrollo por más de 10 años en Costa Rica y que ha recibido múltiples galardones a nivel nacional e internacional. En síntesis, la investigación en el campo de turbinas eólicas se desarrolla únicamente por Carlos Acosta Nassar con la turbina SkyTwister, la empresa Interdinámica Energía y el Instituto Tecnológico de Costa Rica mediante el Laboratorio de Investigación en Energía Eólica (LIENE)