Evaluación del comportamiento mecánico y ambiental de motores diésel que funcionan con mezclas de biodiésel

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.redin.20230215

Palabras clave:

Biodiésel, opacidad, motores diesel, gases contaminantes

Resumen

El biodiésel es uno de los combustibles renovables con mejores alternativas para disminuir la dependencia de los derivados del petróleo. El objetivo del trabajo es evaluar el desempeño mecánico y ambiental en motores de encendido a compresión con el uso de biodiésel en proporciones del 5% (B5), 15% (B15) y mezclas con aditivo B5A y B15A, mediante la experimentación y uso de equipos de medición automotriz, para su aplicación masiva en los vehículos automotrices. La metodología aplicada se basa en el desarrollo de dos etapas; la primera consiste en la preparación de las mezclas a utilizar en la investigación con el porcentaje de diésel/biodiésel correspondiente para cada una, y la segunda el análisis del comportamiento mecánico y ambiental mediante el uso de equipos de diagnóstico debidamente calibrados y actualizados. En los resultados se obtiene que la mezcla B5 muestra los mejores valores, logrando mantener la potencia y torque con disminuciones no significativas respecto al diésel con promedios de 1.1% y 0.3%, respectivamente. A medida que aumenta el porcentaje de biodiésel, se reduce el valor de opacidad de 44.8% con B15 y 59.3% con B15A. En relación a los gases de escape, las mezclas con aditivos muestran la mayor reducción en las emisiones de CO2, CO y HC, mientras que las emisiones de NOx se elevan ligeramente a medida que aumenta la concentración de biodiésel, pero estadísticamente no es significativo.

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Biografía del autor/a

César Fabricio Morales-Bayetero, Universidad Técnica del Norte

Magister en Ciencias

Edilberto Antonio Llanes-Cedeño, Universidad Internacional SEK

Profesor e Investigador

Carlos Mafla-Yépez , Universidad Técnica del Norte

Magíster en Ciencias

Alberto Rodríguez-Rodríguez, Universidad Estatal del Sur de Manabí

Doctor en Ciencias

Citas

CO2 Emissions from Fuel Combustion, 1st ed., International Energy Agency, 2017.

Transmission Systems for Communications, 3rd ed., Western Elect. Co., Winston-Salem, NC, 1985.

S. T. Keera, S. M. E. Sabagh, and A. R. Taman, “Castor oil biodiesel production and optimization,” Egyptian Journal of Petroleum, vol. 27, no. 4, Feb. 22, 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2018.02.007

G. Goga, B. Singh-Chauhan, S. Kumar-Mahla, and H. Muk-Cho, “Performance and emission characteristics of diesel engine fueled with rice bran biodiesel and n-butanol,” Energy Reports, vol. 5, Dec. 10, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2018.12.002

Erdiwansyah, R. Mamat, M. S. M. Sani, F. Khoerunnisa, R. E. Sardjono, and et al., “Effects of diesel-biodiesel blends in diesel engine single cylinder on the emission characteristic,” in UTP-UMP-VIT Symposium on Energy Systems (SES 2018), 2018, pp. 1–6.

S. Semwal, A. K. Arora, R. P. Badoni, and D. K. Tuli, “Biodiesel production using heterogeneous catalysts,” Bioresource Technology, vol. 102, no. 3, Oct. 18, 2010. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.10.080

S. Rajkumar and J. Thangaraja, “Effect of biodiesel, biodiesel binary blends, hydrogenated biodiesel and injection parameters on nox and soot emissions in a turbocharged diesel engine,” Fuel, vol. 240, Nov. 27, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.11.141

C. N. Mafla-Yépez, R. Imbaquingo-Navarrete, J. Melo-Obando, I. Benavides-Ceballos, and E. Hernández-Rueda, “Quantification of opacity in electronic motors diesel using diesel and biodiesel,” Ingenius Revista de Ciencia y Tecnología, no. 19, Jan-Jun. 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.17163/ings.n19.2018.10

J. M. Amarís, D. A. Manrique, and J. E. Jaramillo, “Biocombustibles líquidos en colombia y su impacto en motores de combustión interna. una revisión,” Revista fuentes: el Reventón energético, vol. 13, no. 2, Jul-Dec. 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.18273/revfue.v13n2-2015003

H. Chen, S. Jin, Shuai, J. Xin, and Wang, “Study on combustion characteristics and pm emission of diesel engines using ester–ethanol–diesel blended fuels,” Proceedings of the Combustion Institute, vol. 31, no. 192, Aug. 23, 2006. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.proci.2006.07.130

S. Senthilkumar, G. Sivakumar, and S. Manoharan, “Revis investigation of palm methyl-ester bio-diesel with additive on performance and emission characteristics of a diesel engine under 8-mode testing cycle,” Engineering Journal, vol. 54, no. 3, Mar. 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.aej.2015.03.019

K. A. Abed, M. S. Gad, A. K. El-Morsi, M. M. Sayed, and S. Abu-Elyazeed, “Effect of biodiesel fuels on diesel engine emissions,” Egyptian Journal of Petroleum, vol. 28, no. 2, Mar. 04, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ejpe.2019.03.001

P. Tamilselvan, N. Nallusamy, and S. Rajkumar, “A comprehensive review on performance, combustion and emission characteristics of biodiesel fuelled diesel engines,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 79, May. 20, 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.176

J. Xue, T. E. Grift, and A. C. Hansen, “Effect of biodiesel on engine performances and emissions,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 15, no. 2, Nov. 09, 2010. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2010.11.016

J. C. Rocha-Hoyos, E. A. Llanes-Cedeño, S. F. Celi-Ortega, and D. C. Peralta-Zurita, “Efecto de la adición de biodiésel en el rendimiento y la opacidad de un motor diésel,” Información tecnológica, vol. 30, no. 3, Jun. 2019. [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642019000300137

S. A. Basha and K. Raja-Gopal, “A review of the effects of catalyst and additive on biodiesel production, performance, combustion and emission characteristics,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 16, no. 1, Aug. 30, 2011. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.08.036

A. J. Salas, “Aditivos para combustible diesel como parte del mantenimiento preventivo,” in congreso peruano de mantenimiento APEMAN, Chico, Lima, 1995, pp. 69–76.

S. Braun, L. Gorenstin-Appel, and M. Schmal, “A poluição gerada por máquinas de combustão interna movidas à diesel - a questão dos particulados. estratégias atuais para a redução e controle das emissões e tendências futuras,” Divulgação, vol. 27, no. 3, Jun. 2004. [Online]. Available: https://doi.org/10.1590/S0100-40422004000300018

M. E. M. Soudagar, N. N. Nik-Ghazali, M. Abul-Kalam, I. A. B. N. R. Banapurmath, and et al., “The effect of nano-additives in diesel-biodiesel fuel blends: A comprehensive review on stability, engine performance and emission characteristics,” Energy Conversion and Management, vol. 178, Oct. 08, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.10.019

V. W. Khond and V. M. Kriplani, “Effect of nanofluid additives on performances and emissions of emulsified diesel and biodiesel fueled stationary ci engine: A comprehensive review,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 59, Jan. 13, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.051

M. Nagappan, A. Devaraj, J. M. Babu, N. Vibhav-Saxena, O. Prakash, and et al., “Impact of additives on combustion, performance and exhaust emission of biodiesel fueled direct injection diesel engine,” Materials Today: Proceedings, vol. 62, no. 4, 2022. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.114

M. E. M. Soudagar, N. N. Nik-Ghazali, M. Abul-Kalam, I. A. Badruddin, N. R. Banapurmath, and et al., “The effect of nano-additives in diesel-biodiesel fuel blends: A comprehensive review on stability, engine performance and emission characteristics,” Energy Conversion and Management, vol. 78, Oct. 08, 2008. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.10.019

G. R. Kannan, R. Karvembu, and R. Anand, “Effect of metal based additive on performance emission and combustion characteristics of diesel engine fuelled with biodiesel,” Applied Energy, vol. 88, no. 11, Apr. 15, 2011. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.04.043

M. Vijay-Kumar, A. Veeresh-Babu, and P. Ravi-Kumar, “The impacts on combustion, performance and emissions of biodiesel by using additives in direct injection diesel engine,” Alexandria Engineering Journal, vol. 57, no. 1, Dec. 15, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.12.016

A. Prabu, “Nanoparticles as additive in biodiesel on the working characteristics of a di diesel engine,” Ain shams Engineering journal, vol. 9, no. 4, Apr. 23, 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.asej.2017.04.004

W. A. Lozano-Rivas, “Determinación del número mínimo de observaciones en investigación, obviando las estimaciones de la varianza de datos,” Communications Week, vol. 7, no. 10, Dec. 2011. [Online]. Available: http://www.didacticaambiental.com/revista/numero10/6.-.pdf

Technical data Ferox Fuel Tabs, Western Elect. Co., Orem, Utah, 2018.

A. Corsini, R. D. Antonio, G. D. Nucci, A. Marchegiani, F. Rispoli, and et al., “Performance analysis of a common-rail diesel engine fuelled with different blends of waste cooking oil and gasoil,” Energy Procedia, vol. 111, Nov. 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.11.077

Instituto Ecuatoriano de Normalización, “Gestión ambiental, aire, vehículos automotores. determinación de la opacidad de emisiones de escape de motores de diésel mediante la prueba estática. método de aceleración libre,” INEN, Quito, Ecuador, Tech. Rep. NTE-INEN, 2202:2013, 2013.

I. E. de Normalización, “Gestión ambiental, aire, vehículos automotores. límites permitidos de emisiones producidas por fuentes móviles terrestres de diésel,” INEN, Quito, Ecuador, Tech. Rep. NTE INEN 2 207:2002, 2002.

V. Kolanjiappan, “Reduction of amine and biological antioxidants on nox emissions powered by mango seed biodiesel,” Revista facultad de ingeniería, vol. 84, Jul-Sep. 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.17533/udea.redin.n84a06

Y. Guardia-Puebla, J. Márquez-Delgado, V. Sánchez-Girón, E. A. Llanes-Cedeño, J. C. Rocha-Hoyos, and et al., “Mejoras a la asignatura diseño estadístico de experimentos para estudiantes de la carrera de ingeniería mecánica,” Espacios, vol. 39, no. 30, Apr. 15, 2018. [Online]. Available: https://revistaespacios.com/a18v39n30/a18v39n30p10.pdf

Instituto Ecuatoriano de Normalización, “Productos derivados del petróleo, diésel. requisitos,” INEN, Quito, Ecuador, Tech. Rep. NTE INEN 1489:2012, 2012.

Erdiwansyah, R. Mamat, M. S. M. Sani, K. Sudhakar, A. Kadarohman, and et al., “An overview of higher alcohol and biodiesel as alternative fuels in engines,” Energy Reports, vol. 5, Apr. 17, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2019.04.009

M. H. Mat-Yasin, P. Paruka, R. Mamat, A. Fitri-Yusop, and G. N. et al., “Effect of low proportion palm biodiesel blend on performance, combustion and emission characteristics of a diesel engine,” Energy Procedia, vol. 75, aug. 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.145

D. Sinha and S. Murugavelh, “Biodiesel production from waste cotton seed oil using low cost catalyst: Engine performance and emission characteristics,” Perspectives in Science, vol. 8, Apr. 11, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.pisc.2016.04.038

M. Vijay-Kumar, A. Veeresh-Babu, and P. Ravi-Kumar, “The impacts on combustion, performance and emissions of biodiesel by using additives in direct injection diesel engine,” Alexandria Engineering Journal, vol. 57, no. 1, Dec. 15, 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.12.016

K. Fangsuwannarak, P. Wanriko, and T. Fangsuwannarak, “Effect of bio-polymer additive on the fuel properties of palm biodiesel and on engine performance analysis and exhaust emission,” Energy Procedia, vol. 100, Noc. 2016. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.10.170

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Publicado

2023-02-28

Cómo citar

Morales-Bayetero, C. F., Llanes-Cedeño, E. A., Mafla-Yépez , C., & Rodríguez-Rodríguez, A. (2023). Evaluación del comportamiento mecánico y ambiental de motores diésel que funcionan con mezclas de biodiésel. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (111), 9–20. https://doi.org/10.17533/udea.redin.20230215

Número

Sección

Artículo de investigación