Centro de Estudios Ambientales IV Charla Verde 2012

Centro de Estudios Ambientales
IV Charla Verde 2012
Combustibles Renovables y Alternativos
Mario Rojas Delgado Juan Carlos Goñi Delión Fabio Pietrapiana Chiappe
Profesores de la Facultad de Ingeniería Industrial
Proyecto de Investigación Patrocinado por el Instituto de Investigación Científica
de la Universidad de Lima
Lima – Perú 12-11-2012
Introducción
Esta presentación está basada en el avance del proyecto
de investigación ”Combustibles Alternativos en Motores de
Combustión Interna de cilindrada entre 1200 y 2000
centímetros cúbicos”, aprobado por la Escuela Universitaria
de Ingeniería y
patrocinado por el Instituto de
Investigación Científica de la Universidad de Lima para el
año académico de 2012. La propuesta fue desarrollada
durante el curso “Metodología Investigación Científica:
Fundamentos y Aplicaciones en Ingeniería, en el segundo
semestre del año 2011. El referido curso fue organizado
por la Facultad de Ingeniería Industrial (FII) y por el
Instituto de Investigación Científica (IDIC).
Objetivo general
Identificar y caracterizar combustibles alternativos de
actual generación basados en insumos renovables para
su aplicación en motores de combustión interna. El
ámbito de aplicación es el sector energético, en entidades
públicas, privadas, en la industria y en general en el
transporte de la población. Geográficamente, la
investigación cubre Lima Metropolitana - Perú.
Objetivos específicos:
1.-Seleccionar
los
combustibles
alternativos
según
sus
características técnicas y compatibilidad de uso en
motores de
combustión interna de tecnología contemporánea.
2.-Evaluar el poder calorífico de combustibles seleccionados, tanto
puros como mezclados con combustibles convencionales.
3.-Medir experimentalmente en un banco de pruebas la potencia de
un motor y sus parámetros técnicos de funcionamiento, empleando
los combustibles seleccionados.
4.-Determinar el consumo de combustible y eficiencia de un motor
de combustión interna, en base a la relación beneficio - costo.
5.-Identificar: el impacto técnico y ambiental de los combustibles
alternativos.
6.-Identificar la información motor - combustible alternativo para
efectos de normalización comercial y homologación térmica.
7.-Identificar la información para la seguridad en su transporte y
almacenamiento.
Metodología
Para efectos de la investigación, se considera como línea base los
resultados del trabajo de investigación del año 2003. El trabajo del 2003
contiene una amplia investigación bibliográfica y se enfocó en
biocombustibles de 1ra generación; y es un antecedente apropiado para la
investigación del 2012, que comprenderá biocombustibles de 2da
generación.
La base referencial y conceptual, contenida en la línea base se ha revisado
y actualizado, para la inclusión de nuevos temas relevantes en el contexto
industrial relacionado con la ingeniería, tecnología y referenciales del
entorno comercial, económico y del sector energético.
Se complementa con un análisis descriptivo crítico, que incluirán las
recomendaciones del caso, basadas en los trabajos de gabinete,
experimental y de consulta técnica como actividades de la investigación.
Se emplea una matriz conceptual de la metodología, relacionando las
preguntas de investigación, etapas, actividades, objetivos de la investigación
y tiempo.
Objetivos de los trabajos de gabinete, experimental y de
consulta técnica:
Objetivo del trabajo de gabinete (TG)
Colección de información para revisión, selección, análisis y validación; en
base al marco conceptual y a la contrastación con la información
proveniente del trabajo experimental y la consulta técnica.
Objetivo del trabajo experimental (TE) mediciones de variables y
parámetros del sistema combustible - motor de acuerdo al
Realizar las os objetivos de la investigación.
Objetivo de la consulta técnica (CT)
Verificar y contrastar la información seleccionada y los resultados
experimentales del trabajo de investigación.
Preguntas planteadas para la investigación
a) ¿Cómo se establece que son combustibles alternativos el bioetanol, el
biodiesel, el dimetileter (DME), el hidrógeno y el metano en relación a los
combustibles tradicionales?
b) ¿Pueden desplazar los combustibles alternativos a los combustibles
tradicionales por precio y por efecto medioambiental en el parque automotor de
Lima Metropolitana?
c) ¿Se pueden caracterizar técnicamente al gas natural, etanol, metanol,
dimetileter, hidrógeno y biodiesel para su uso en motores de combustión
interna?
d) ¿Está preparado el parque automotor de Lima Metropolitana para el cambio a
combustibles alternativos puros o mezclados con combustibles tradicionales?
e) ¿Cómo afecta el cambio de combustible tradicional a combustible alternativo
(puro o mezclado), a la tecnología de los motores y a los servicios de
mantenimiento en los talleres automotrices de Lima Metropolitana?
f) ¿A partir de que insumos o recursos naturales se obtendrán los combustibles
alternativos?
g) ¿La producción de combustibles a partir de insumos o recursos naturales
alteran la cadena alimenticia?
Cuadro de preguntas de investigación, etapas, actividades, objetivos y cronología
Preguntas de Investigación
Etapas
Actividades
Todas
1.
Introducción
(TG)
d, f, g
2. Marco
referencial
(TG TE CT)
a, b, g
3. Marco
conceptual
(TG - CT)
e, f, c
Todas
Todas
Todas
Planteamiento general [Alcance del estudio /
Limitaciones].
Organización [Funciones del personal ejecutor
y asesoría].
Recopilación de información [Antecedentes,
registro].Revisión de la información. Selección
y resumen de referencias claves.
Capacitación. Trabajo experimental previo.
Fundamentos [Conceptos /
Definiciones].Normatividad de combustibles
[Homologación].Temas controversiales
[Identificación / consenso]. Trabajo
experimental previo
Trabajo experimental [Diseño / Protocolos].
Motor Diesel.
Marco estadístico.
Mediciones [Procedimientos / Registro].
4.Trabajo
experimental
Trabajo experimental [Diseño / Protocolos].
(TG – TE - CT)
Motor Otto.
Marco estadístico.
Mediciones [Procedimientos / Registro].
5. Análisis de
resultados
(TG – CT)
6. Síntesis
(TG – CT))
7. Informe
final
(TG - CT)
TG (Trabajo de gabinete) TE (Trabajo experimental) CT (Consulta técnica)
Resultados. Discusión. Comparación con
estudios similares. Alcance de objetivos.
Aspectos económicos y comerciales.
Conclusiones. Recomendaciones.
Elaboración del informe.
Revisión y presentación.
Elaboración propia
Objetivos Mes N°
1
1
2
2
3
4
5
3
4
5
6
6
7
8
9
10
7
11
12
Clasificación de combustibles por factores de recursos y
procesos
Generación
Factores
Primera
Cultivos alimentarios en tierras de cultivo para hacer
combustibles: Biodiesel de aceite vegetal (Transesterificación) y
Bioetanol (fermentación de soluciones azucaradas)
Segunda
Cultivos no alimentarios o tierras de cultivo marginales no aptas
para cultivos alimentarias para hacer biocombustibles. Se
considera procesamiento de biomasa, lípidos marginales para
biodiesel y ligno-celulósicos para alcohol.
Tercera
No se usa tierras arables y la biomasa se descompone para
obtener materia prima para hacer combustibles. Un ejemplo es
el cultivo y procesamiento de algas para obtener biodiesel y
bioetanol.
No se usa tierras arables y la biomasa no se descompone para
hacer combustibles.
Cuarta
Biorefinerías y Recursos Renovables
Combustibles Alternativos Emergentes y a Nivel Comercial
Combustible
Biobutanol
Biocombustibles compatibles
Metanol
Series P (Pentano)
Metano renovable (CH4)
Combustibles F-T
Observación
Biomasa, cultivos dulces.
Reemplazan combustibles convencionales sin
modificar el motor.
Alcohol de madera, mejor usado como
intermedio.
Mezclas líquidos del gas natural, Pentano.
Biogás acondicionado, para elevar la densidad
energética.
Obtención de combustibles sintéticos líquidos tipo
diesel.
Biodiesel (Puro o mezclado con diesel N°2)
Etanol
Gas natural
Gas Licuado de Petróleo
(LPG (Mezcla Propano-Butano)
Hidrógeno (Reformado del metano)*
Electricidad (Varios modos de producción)
Mezclas de Combustibles
Energías, Combustibles y Procesos
General
Bioenergía
Carbón mineral
Gasificación (IGCC)
Carbón vegetal
Hidrógeno (Gas de
síntesis)
Combustibles fósiles
Fusión (Fusión y
Plasma )
Geotérmica
Nuclear
Gas Natural
Petróleo
Renovables
Solar (Radiación,
Fotoeléctrica)
Eólica
Geotérmica
Hidráulica
Fuentes
Secundarias
Electricidad
Hidrógeno
Contexto Nacional
Normatividad
Gasoholes 7.8
(Gasolina con 7.8% Vol.de alcohol
carburante).
DB5 (Diesel N°2 de bajo contenido de azufre con 5% Vol.
de biodiesel).
Producción Nacional
Diesel de bajo contenido de azufre (Modernización de
refinerías)
Biodiesel (Cumplimiento de norma)
Alcohol carburante (Cumplimiento de norma)
Muchas Gracias por su Atención