Emisiones gaseosas y opacidad del humo de un motor operando con bajas concentraciones de biodiesel de palma

En este artículo se presentan los resultados de las prestaciones mecánicas y ambientales de un motor diesel de automoción de 2.5 litros de cilindrada, turboalimentado, montado en banco de ensayos, que utiliza diesel corriente y biodiesel de aceite de palma mezclado al 5, 10 y 20% en volumen. Los ensayos se realizaron a igualdad de energía en el cigüeñal para cada combustible, en cinco grados de carga estacionarios, representativos de las condiciones de operación del vehículo en ciudad. Se obtuvo un incremento en el consumo específico de combustible respecto al diesel corriente en torno a 0.5, 1 y 1.7% al usar B5, B10 y B20 respectivamente. El rendimiento efectivo no sufrió cambios estadísticamente significativos, con lo cual se comprobó que la relación energía suministrada a energía obtenida en el cigüeñal se mantuvo constante independientemente de la mezcla de biodiesel. Las emisiones específicas de THC (gTHC/kWh) disminuyeron aproximadamente en la misma proporción que el contenido de biodiesel en la mezcla (5, 10 y 20%, para B5, B10 y B20 respectivamente). Las de CO y la opacidad de humos (%) disminuyeron en la misma proporción, correspondiente con la mitad del contenido de biodiesel en la mezcla (2.5, 5 y 10%, para B5, B10 y B20 respectivamente). Las emisiones específicas de NOx incrementaron ligeramente, y alcanzaron un máximo para la mezcla B20 en torno al 3% respecto al diesel corriente. Se presentan los índices de emisión en términos de masa de contaminante por unidad de masa de combustible quemado. Los resultados permiten concluir que el uso del biodiesel de aceite de palma mezclado en concentraciones inferiores al 20% con diesel convencional tiene ventajas ambientales significativas. Desde el punto de vista mecánico, el consumo adicional de combustible se ve apenas ligeramente incrementado sin afectar el rendimiento efectivo del motor./In this paper an experimental comparison of mechanical and environmental performances obtained from a turbocharged, light duty 2.5 liters, automotive diesel engine mounted in a test bench, is presented. The engine used conventional diesel fuel and palm oil biodiesel blended at 5, 10 and 20% by volume. Tests were carried out under the same mean effective pressure for each fuel. Five engine loads in stationary conditions representative from city operation were tested. Specific fuel consumption increased between 0.5 and 1.7% with B5 and B20 respectively, while the brake efficiency did not experienced any change with the use of biodiesel. Specific THC emissions decreased approximately in the same proportion of biodiesel content in the blend (5, 10, 20% decrease respect to diesel fuel, for B5, B10 and B20 respectively). Specific CO and smoke opacity decreased by the half of the proportion of biodiesel content in the blend (2.5, 5 y 10%, for B5, B10 y B20 respectively). Specific NOx increased a maximum of around 3% when B20 was used. Emissions index in mass of contaminant per unit mass of burned fuel are presented. Results show that low concentrations blends of palm oil biodiesel with diesel fuel have environmental advantages. Engine fuel consumption is lightly penalized while engine brake efficiency did not change

Aplicación de un modelo de acción de ondas al estudio de la renovación de la carga en motores de cuatro tiempos

En este artículo se presentan los resultados de la modelación de la renovación de la carga de motores de combustión interna 4 tiempos, con un modelo de acción de ondas de flujo homoentrópico. Las ecuaciones diferenciales parciales originales se llevaron a ecuaciones diferenciales ordinarias y se resolvieron usando el método de las características, bajo las suposiciones de flujo homoentrópico, unidimensional y área de paso constante en los conductos.Comparando los resultados del modelo desarrollado con mediciones experimentales en motores de distintas configuraciones, se encuentra que el primero reproduce satisfactoriamente la presión real en los colectores de admisión y escape. Para el caso turboalimentado, la condición de frontera de restricción simula correctamente la turbina, pero no se cuenta con otra que lo haga igualmente bien para el compresor.Los resultados finales permiten demostrar que al igualar los niveles de entropía del escape y el cilindro, el modelo homoentrópico se aproxima al efecto que la fricción y transferencia de calor provocan en el colector de escape, donde normalmente se necesita el complejo modelo no-homoentrópico. Finalmente se muestran las ventajas del modelo de acción de ondas sobre el modelo de ondas acústicas./This paper shows the results of modelling the gas exchange process in a four strokes internal combustion engine using a homoentropic wave action model. Partial differential equations were transformed into ordinary differential equations by means of method of characteristics, assuming one-dimensional, homoentropic flow and constant area ducts.Results show good agreement between experiments and calculations. Measured exhaust and inlet pressures are in accordance with calculations when compared with different engine configurations. Restriction boundary condition simulates the turbine well, but not the compressor. When cylinder entropy level makes the same in the exhaust, it was shown that homoentropic behaviour takes account part of the friction and heat transfer effects. These effects are normally accounted by the complex non-homentropic flow model. Finally, wave action model advantages over acoustic wave model are showed

Caracterización de la combustión del biodiesel de aceite de palma en un motor diesel

En este trabajo se presenta un análisis experimental de la combustión de un motor diesel de inyección directa usando mezclas de combustible diesel convencional con biodiesel de aceite de palma al 5% y 20% en volumen. Se usa un modelo de diagnóstico de una zona para determinar parámetros característicos de la combustión tales como la presión y temperatura media máximas en cámara de combustión, tiempo de retraso, tasa de liberación de calor y duración de la combustión. Los combustibles se ensayan en estado estacionario en 5 modos de funcionamiento definidos por el régimen de giro y el par. La forma como varían los parámetros de combustión con el grado de carga no se vio afectada por el uso de las mezclas, las cuales presentan un proceso de combustión bastante similar al combustible convencional, aunque ligeramente más lento

Balances de energía y exergía del biodiesel de aceite de palma en un motor

Se realizaron análisis energéticos y exergéticos en un motor diésel de automoción funcionando con biodiésel de aceite de palma y sus mezclas con combustible diésel convencional. Los balances globales se obtuvieron midiendo en un banco de ensayos en condiciones estacionarias para régimen de giro constante con varios grados de carga y para grado de carga constante con varios regímenes de giro. Se determinó la variación en la distribución de la energía y exergía, la eficiencia de segunda ley y se evaluaron las prestaciones del motor para los diferentes puntos de operación. Se encontró que el tipo de combustible no afecta la distribución de la energía, exergía ni el rendimiento efectivo pero sí el rendimiento de segunda ley, el cual es ligeramente mayor con el combustible diésel. Las condiciones de funcionamiento, por su parte, tuvieron un efecto importante en el balance energético y las prestaciones. En contraste con los resultados del balance energético, los flujos exergéticos de las corrientes de gases de escape y de refrigerante fueron bajos, especialmente para este último. Este resultado es relevante de cara a la implementación de sistemas de cogeneración

Emissions from a Euro 6 engine using polyoxymethylene dimethyl ethers: Chemical effects vs mapping strategy

New fuel technologies, such as electrofuels, are an attractive alternative to meet the energy demand and emission regulations, with sustainable electricity being the primary source of energy. Recently, there is increasing interest in using polyoxymethylene dimethyl ether (OME) as a diesel substitute. This study investigated the effect of a diesel fuel blend with 20% of OME (OME20) with 3–5 oxymethylene groups, on the performance, combustion characteristics, regulated emissions, particle number (PN), and particle size distribution in a compression ignition Euro 6 engine following the Worldwide harmonized Light vehicle Test Cycle (WLTC). Regulated emissions were measured downstream of the aftertreatment system, while PN emissions were measured upstream of the particulate filter. The results showed that OME20 increased the peaks of pressure and heat released rate, causing an increase in the combustion speed compared to diesel. OME20 reduced CO and THC accumulated emissions by 52% and 17%, respectively, and the PN exhibited a dramatic reduction close to 61%. Such reductions were influenced by both the fuel formulation and the engine settings induced by the fuel. With OME20, the engine requires higher fueling to maintain the same power output. Therefore, the accelerator pedal position was higher compared to diesel, leading a decrease in exhaust gas recirculation (EGR) rate to increase the air mass flow. Consequently, PN, CO and THC emissions were reduced, and conversely, accumulated NOx emissions increased up to 42%. OME20 decreased the peak number concentrations of accumulation-mode particles at all driving cycle phases and caused a slight shift of the particles toward smaller size compared to diesel fuel. From the results, it can be concluded that PN and regulated emissions, despite being strongly affected by the fuel properties, are very sensitive to the EGR rate and the equivalence ratio, which are established in the engine mapping.Las nuevas tecnologías de combustibles, como los electrocombustibles, son una alternativa atractiva para cumplir con la demanda energética y las regulaciones de emisiones, siendo la electricidad sustentable la principal fuente de energía. Recientemente, existe un interés creciente en el uso de polioximetilen dimetil éter (OME) como sustituto del diesel. Este estudio investigó el efecto de una mezcla de combustible diésel con un 20 % de OME (OME20) con 3–5 grupos oximetileno sobre el rendimiento, las características de combustión, las emisiones reguladas, el número de partículas (PN) y la distribución del tamaño de las partículas en un motor Euro de encendido por compresión. 6 siguiendo el ciclo de prueba de vehículos ligeros armonizados a nivel mundial (WLTC). Las emisiones reguladas se midieron aguas abajo del sistema de postratamiento, mientras que las emisiones de PN se midieron aguas arriba del filtro de partículas. Los resultados mostraron que OME20 aumentó los picos de presión y la tasa de liberación de calor, lo que provocó un aumento en la velocidad de combustión en comparación con el diésel. OME20 redujo las emisiones acumuladas de CO y THC en un 52 % y un 17 %, respectivamente, y el PN exhibió una reducción drástica cercana al 61 %. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado respectivamente, y la PN exhibió una drástica reducción cercana al 61%. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado respectivamente, y la PN exhibió una drástica reducción cercana al 61%. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado provocando una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado provocando una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumuladox las emisiones aumentaron hasta un 42%. OME20 disminuyó las concentraciones máximas de partículas en modo de acumulación en todas las fases del ciclo de conducción y provocó un ligero cambio de las partículas hacia un tamaño más pequeño en comparación con el combustible diésel. De los resultados se puede concluir que la PN y las emisiones reguladas, a pesar de estar fuertemente afectadas por las propiedades del combustible, son muy sensibles a la tasa de EGR y la relación de equivalencia, las cuales se establecen en el mapeo del motor

Estudio experimental de las variables que afectan la reacción de transesterificación del aceite crudo de palma para la producción de biodiesel

En este trabajo se presenta un estudio experimental llevado a cabo con el objetivo de optimizar la obtención de biodiesel mediante la metanólisis básica del aceite crudo de palma Colombiano. Las variables analizadas fueron la relación molar metanol/aceite (RMA) y la cantidad de catalizador utilizada (CC). Utilizando NaOH como catalizador, se realizó un diseño factorial de experimentos 32 con dos réplicas para cada fase del aceite: oleina, estearina y aceite crudo. Las condiciones óptimas para lograr la máxima conversión de la reacción se obtuvieron cuando se uso como materia prima el aceite crudo, una RMA de 12 y una CC de 0.6%. El biodiesel obtenido cumple con la mayoría de especificaciones técnicas estipuladas en las normas internacionales para combustibles diesel

UNSTEADY FORCED CONVECTION IN PACKED BEDS (COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS)

ABSTRACT In this work, a process of unsteady forced convection in a packed bed of spheres was experimentally and computationally analyzed. A device was designed and constructed in order to run the experiments in packed beds. It was used to carry out an experimental run in a packing of ten aluminum spheres, which tube-to-particle diameter ratio was 2,4. Methane-air combustion products were kept flowing into the packed bed at constant inlet conditions, 2,8 m/s and 369ºC. Packed spheres were heated from 25ºC to gases temperature. While heating, temperature of spheres, tube wall and gases at different positions were measured to follow unsteady process. On the other hand, computational simulation was carried out by modeling the ten-spheres packing under the same flow conditions of the experimental run. Physical properties of gases were kept constant and fluid flow profile was solved before heating process. Results of unsteady temperature variation in different positions showed good agreement w ith the experimental measures. This result allowed inferring that flow field calculations were a satisfactory representation of the actual flow field, since temperature field variation depends strongly upon flow field. In conclusion, it was found that the Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation is an accurate tool to analyze unsteady forced convection in packed beds. The device designed is a flexible and powerful tool to measure unsteady forced convection in packed beds. The behavior of the gas -tosolid heat transfer coefficient is a fundamental question to solve, and CFD supported on experimental measures is the way to solve it. INTRODUCTION Computational Fluid Dynamics (CFD) is a tool that allows studying gases flow inside thermal regenerators by numerical solution of continuity, momentum and energy equations. There is still a slight lack of comprehension of heat transfer and fluid flow features in previous models of packed beds, specifically those related to unsteady convection. CFD is an alternative method to determine thermodynamic variables behavior in packed bed thermal regenerators. For instance, it allows determining the effect of packed geometry and gases inflow conditions upon packed bed regenerators operation. A number of previous works such as [1]-[6] have shown CFD potential on studying heat transfer and fluid flow in packed beds. However, those works are limited to steady proceses. Besides, there are works as In this work, an advance in the field of unsteady forced convection in packed beds is presented. This study applies experimental and computational models to assess thermal behavior of a regenerator under realis tic operational conditions

Pruebas cortas en ruta en un vehículo tipo microbus con biodiesel de aceite de palma colombiano

Se presentan los resultados de las mediciones realizadas en un vehículo operando con biodiesel de aceite de palma, diesel común, diesel bajo azufre y sus mezclas bajo un protocolo de conducción diseñado por los autores. Al usar mezclas diesel-biodiesel se obtuvo un incremento entre 2% y 5% en la autonomía del vehículo. La opacidad de humos disminuyó entre 50% y 90% y las emisiones de CO2 y CO disminuyeron entre 6% y 29% en función de la concentración. Los resultados obtenidos muestran al biodiesel como una excelente alternativa energética de origen renovable para mezclarlo con el combustible diesel convencional