EMPLEO DE ACEITES VEGETALES (SOYA, MAÍZ Y OLIVA) EN

EMPLEO DE ACEITES VEGETALES (SOYA, MAÍZ Y OLIVA) EN
MEZCLA CON PETRÓLEO DIESEL, EN LOS MOTORES DIESEL
VEGETABLES OILS (SOY, CORN AND OLIVE) IN MIXTURES WITH DIESEL PETROLEUM, USED
IN DIESEL ENGINE
Andrés Valderrama R.
_____________________________________________________________________________________
RESUMEN
En este artículo se presentan los resultados de los ensayos experimentales del empleo de mezclas de
aceites vegetales (soya, maíz y oliva) con petróleo Diesel 2; los ensayos se realizaron en el Instituto de
Motores de Combustión Interna de la Universidad Nacional de Ingeniería-Lima, en un motor de un
cilindro (S/D=111/87.3), demostrando que es factible el reemplazo; siendo el porcentaje óptimo del 6 al
8% en volumen, se demostró también que es necesario regular el motor para estas mezclas. Asimismo se
encontró que el aceite vegetal más adecuado para ser empleado como combustible en los motores Diesel,
considerando los parámetros de potencia y economía es el aceite de soya.
PALABRAS CLAVES: Formación de la mezcla, combustión, pulverización del dardo, aceite vegetal
ABSTRACT
The reservations of petroleum in Peru and in the world are draining; due to this problem there is a tendency to look
for alternative fuels that substitute partially or totally the Diesel 2 petroleum. In this article the results of the
experimental tests using mixtures of oils vegetables are presented as fuels (soya oil, corn and olive) with Diesel
petroleum 2; the tests were carried out in the Institute of Internal Combustion Engine of the National University of
Engineering-Lima, in a engine of one cilínder (S/D=111/87.3), demonstrating that it is feasible the substitution;
being the good percentage from the 6 to 8% in volume, it was also demonstrated that it is necessary to regulate the
engine for these mixtures. Also it was found that the most appropriate vegetable oil to be used as fuel in the motors
Diesel, considering parameters of power and economy, is the soya oil.
______________________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
Los motores Diesel son los emisores principales de
hollín (compuesto de partículas finas de carbono)
debido a que la formación de la mezcla airecombustible dentro del cilindro no es uniforme,
existen zonas con insuficiente aire (mezcla sobre
enriquecida) y al producirse la combustión el
combustible en dichas zonas se desintegra. Al usar en
los motores Diesel, las mezclas de petróleo D -2 con
aceites vegetales: aceite de maíz, de oliva y de soya;
se prevé que mejorarán los procesos de formación de
la mezcla aire-combustible y de la combustión (no se
formarán zonas con mezcla sobreenriquecida) ya que
las mezclas actuarán mejorando la formación de la
mezcla aire-combustible, aumentando la efectividad
de funcionamiento del motor Diesel y disminuyendo
el nivel de humeado (hollín), debido a que las
mezclas como combustibles presentarán mejores
características físico-químicas, las que permitirán
elevar la eficiencia de operación del motor Diesel.
De lo antes mencionado, para conseguir una mezcla
de petróleo D-2 con aceites vegetales óptima, con la
que se obtienen los mejores índices de potencia,
economía y ecología (un menor nivel de hollín), se
deben efectuar el análisis de distintas mezclas, en las
que se variará el porcentaje en volumen de
componentes, tanto del D-2 como de los aceites,
respecto al volumen total a usar. Cada mezcla tendrá
sus características como combustible: Número de
cetano, densidad, poder calorífico, viscosidad y otros
cuyos efectos se revelan en los parámetros operativos
y de explotación del motor. El empleo de las mezclas
no debe reducir las características operativas del
motor, porque habría una disminución significativa de
funcionamiento de éste con respecto al empleo de
combustible Diesel solo. Además se necesitará
mantener un rango de índices de cetano para la mezcla
Diesel 2 con los Aceites Vegetales que permite una
corta duración del período de retraso de la infamación
y funcionamiento suave del motor. Una mezcla es la
unión física de dos o más sustancias que cumplen con
las siguientes condiciones:
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1.
Cada una de las sustancias componentes
conserva sus propiedades.
2. Las sustancias componentes son separables por
medios físicos.
3. Las sustancias componentes pueden intervenir en
cualquier proporción.
4. En su formación, las mezclas no presentan
manifestaciones energéticas. Una mezcla es un
agregado de una o más sustancias entre las que
no produce reacción química alguna.
Entonces se puede concluir que las mezclas de
petróleo Diesel 2 con aceite de maíz, de oliva y de
soya son heterogéneas.
composición química de las aceitunas se muestra a
continuación:
Agua
5-7%
Grasa
30-35%
Sustancia nitrogenada y no nitrogenada 55-60%
Cenizas
3-5%
ESTUDIO DE LAS CARACTERÍSTICAS DE
LOS ACEITES VEGETALES
1. Aceite de Maíz.- Se obtiene de los gérmenes de la
planta de maíz zea mays. La pulpa del maíz contiene
solamente de 3-7 % de aceite, pero el contenido de
aceite del germen es de alrededor del 50%. El germen
de maíz se separa de la semilla en las plantas de
molturación de este grano. El peso del germen
representa alrededor del 4 al 6% del peso de la almendra. La composición del germen en estado
natural es:
Agua
35-40%
Grasa
15-20%
Sustancia nitrogenada y no 40-50%
nitrogenada
Cenizas
2-3%
Si el germen no se diseca inmediatamente se producen
fenómenos fermentativos y la acidez de la sustancia
grasa aumenta sensiblemente; se muestra la
composición del germen disecado:
El proceso para obtener el aceite de maíz consiste en
mojar la semilla limpia en agua caliente, luego estos
granos suavizados se pasan por molinos extrusores,
que son placas con salientes resaltados y estos al
moverse rompen las almendras sin triturar los
gérmenes. Los gérmenes que contiene aceite debido a
un menor peso específico, flotan en la parte superior.
Estos pasan a través de unos rodillos escamosos y se
convierten en harina gruesa. El aceite se extrae en
prensas de tornillo o por extracción de solventes.
2. Aceite de Oliva.- El fruto del olivo es la aceituna;
fruta de forma ovalada, dividida en dos partes
principales: pericarpio y endocarpio. El pericarpio
está compuesto por el epicarpio o piel y el
mesocarpio o pulpa. El endocarpio, también llamado
hueso, contiene la semilla. El pericarpio representa el
(66-85)% en peso del fruto. El peso de la semilla no
pasa de ser el 3% del total del fruto. El pericarpio
contiene el 96 - 98% del total del aceite, mientras que
el restante 2 - 4% es procedente del hueso. La
Componente
%
Agua
Aceite
Azúcares
Celulosa
Proteínas
Cenizas
50,0
22,0
19,1
5,8
1,6
1,5
El aceite de oliva se encuentra en forma de
diminutas gotas contenidas en la pulpa. El molido
(trituración) de los frutos ayuda a efectuar mejor la
separación del aceite. Durante la molienda, las gotas
microscópicas se unen para formar otras más grandes.
El batido que sigue a la trituración, conduce a la
formación de gotas aún mayores, hasta que produce
la separación de una fase aceitosa.
El proceso de molienda afecta tanto el rendimiento
como la calidad del aceite. Durante este proceso, se
debe evitar exponer la superficie del aceite con el aire
para evitar pérdidas de aromas y limitar el deterioro de
dicho aceite por oxidación; se pueden incorporar
trazas de metales al aceite, que pueden provocar
cambios en sus características sensoriales, y actuar
como catalizadores de la oxidación del aceite durante
su almacenamiento. El aceite de oliva está compuesto
principalmente por triglicéridos, conteniendo
pequeñas cantidades de ácidos grasos libres, glicerol,
fosfátidos, pigmentos, hidratos de carbono, proteínas,
compuestos aromáticos, esteroles y sustancias resinosas sin identificar
.
Los componentes del aceite de oliva se pueden
dividir en dos categorías: Fracción saponificable
(triglicéridos, ácidos grasos libres, fosfátidos y otros)
y fracción insaponificable (hidratos de carbono,
alcoholes grasos y otros). 3. Aceite de Soya.- La
semilla de soya se obtiene de las plantas G1ycine soya,
Do1i-chos soya, variedades pertenecientes a la familia
de las leguminosas y originales del asía oriental; esta
planta crece en una gran variedad de condiciones
climatológicas, pero prefieren veranos con clima
caliente y húmedo. Las semillas están incluidas en una
vaina y tienen forma achatada; existe un gran número
de variedades, pero solo algunas son adecuadas para
la extracción de aceite.
El contenido de aceite oscila del (15,5 al 22,7)% en
peso, según la variedad; la más apreciada como
oleaginosa es la Glycine hispida cultivada sobre todo
en China, que produce en promedio el 20,9% en
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aceite. También las mejores variedades norteamericanas contienen alrededor del 20% de aceite; de
modo particular, es apreciado el tipo “haba amarilla”,
la composición media de la soya amarilla es: El aceite
de soya crudo puede contener una cantidad variable
pero relativamente pequeña de proteínas, ácidos
grasos libres y fosfátidos que han de eliminarse del
producto final.
Agua
Grasa
Sustancias
Nitrogenadas
Sustancias
Fibra bruta
Cenizas
8-10%
17-20%
38-40%
no 26-29%
5%
5.5%
Durante el proceso de refinación del aceite de soya se
obtiene una importante cantidad de lecitina
(fosfátidos); del frijol se producen salsas de soya,
harina, plásticos, adhesivos, papel y fibras textiles y
el residuo de la extracción del aceite es utilizado
como alimento de ganado y como fertilizante.
TECNOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DE LOS
ACEITES VEGETALES
La mayoría de aceites en estado crudo obtenidos
mediante prensado, extracción por solventes, o por
fusión; se someten a un tratamiento preliminar de
limpieza y clarificación por asentamiento, colado,
filtración o centrifugación, para hacerlos más
resistentes a deteriorarse durante su almacenaje.
Las operaciones de pre-extracción son similares a las
utilizadas en el prensado, consisten en el limpiado,
descascarado, separación de las cáscaras, cocido y
triturado o escamado. Además, para obtener un
rendimiento óptimo, dándole a la sustancia un
tratamiento de enfriado y en-crispado para mejorar las
condiciones de la superficie.
Cuando se requieren para propósitos alimenticios casi
siempre los aceites siguen un tratamiento posterior de
refinación; si se destinaran a propósitos técnicos no
alimenticios, necesitan algún tratamiento para
eliminar impurezas, productos de degradación o
constituyentes indeseables que interferirán con su
uso. La purificación se realiza para eliminar los
aceites constituyentes que se encuentran en los
aceites crudos. Las impurezas pueden ser:
• Partículas insolubles en grasa y se encuentran
dispersadas en ella. Estas partículas se eliminan por
medios mecánicos: asentamiento, filtración y
centrifugación.
• Material en suspensión coloidal en la grasa. Se
elimina mediante asentamiento, desgomado, lavado
por ácido.
• Sustancias solubles en grasa.
• Ácidos grasos libres, los que se someten al proceso
de neutralización.
• Color (blanqueo).
• Olor (desodorización).
• Glicéridos saturados, conocidos como esterinas
(invernación).
Los compuestos solubles en las grasas son
primariamente ácidos grasos libres, que derivan junto
con pequeñas cantidades de monoglicéridos y
cantidades variables de estos de la hidrólisis de los
triglicéridos, materias colorantes tales como los
carotenoides, clorofilas y otras sustancias, productos
de oxidación y descomposición, cetonas y aldehídos
que frecuentemente tienen sabor y olor
desagradables, esteroles, hidrocarburos y resinas
Muchas de estas sustancias deben eliminarse antes
que la grasa sea apropiada para su uso.
Cuantitativamente la impureza más importante son
los ácidos grasos libres y aunque en pequeño
porcentaje, cerca del 0,51% de los ácidos grasos
libres con 16 o más átomos de carbono en las cadenas
no afectan el sabor de las grasas animales preparadas
cuidadosamente o de los aceites vegetales elaborados
a bajas temperaturas a partir de frutos y semillas
seleccionados, como las aceitunas y los cacahuates,
pero su eliminación es necesaria en muchas grasas y
ayuda también
a reducir el costo de eliminación de otros
constituyentes indeseables. Los métodos usados y el
grado al cual los aceites deben refinarse dependen de
la cantidad de aceite crudo y el uso al que se destinará
el aceite tratado.
El análisis de las características físico-químicas de los
aceites vegetales y de las características del petróleo
D-2, permitirá determinar si es posible el uso de los
aceites vegetales solos como combustibles para los
motores Diesel, a partir de la tabla siguiente:
PROPIEDADES
% Contenido grasa
Gravedad
específica
(15/15ºC)
Índice de refracción
(15ºC)
Punto de fusión (ºC)
Índice
de
saponificación
Índice de Yodo
MAIZ
50
0,925
OLIVA
25 - 60
0,918
SOYA
11 - 25
0,922
1,4767
1,4673
1,4770
-10 a -15
187 - 93
-6 a 10
188 - 19
-8 a -18
6189 - 195
103 - 130
78 - 86
120 - 141
0,5 - 1,5
17 - 21
0,2 - 1,5
20 - 24
%No saponificables 1,3 - 2
Título (ºC)
14 - 20
Aceite de Maíz. No es posible usarlo como
combustible porque presenta un número de cetano
muy bajo; una densidad alta que provocaría una gran
disminución en la potencia del motor, También
presenta una viscosidad muy alta, debido a esto no se
podría pulverizar bien.
Aceite de Oliva. Presenta una densidad más alta que
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el petróleo D-2, su número de cetano es bajo y para
emplear el aceite de oliva como combustible se
aumentará el ángulo de adelanto a la infamación.
Como todos los aceites vegetales, este tiene una
viscosidad más alta que el petróleo Diesel
Aceite de Soya.- Sólo no sirve como combustible
porque tiene una viscosidad mayor que el límite
máximo para el petróleo Diesel 2, la viscosidad del
aceite de soya es de 135,2 ssu. Su número de cetano
es más bajo con respecto al del petróleo D-2, pero su
densidad es más alta que la de este.
CARACTERÍSTICAS
DE
LOS
ACEITES
VEGETALES COMO COMBUSTIBLES
Se ha convenido en analizar la máxima proporción de
aceite de palma, de oliva o de maíz que puede
mezclarse con el petróleo D-2 sea del 10% del
volumen total, debido a que las mezclas hasta esta
proporción presentan las especificaciones requeridas
para los combustibles usados en los motores Diesel;
para el caso específico de estas mezclas sus
características deben ser similares a las del petróleo
D-2. Si los porcentajes de los aceites vegetales (soya,
oliva y soya) son mayores del 10% en la mezcla; sus
características difieren respecto al petróleo D-2; por
lo tanto, no pueden emplearse como combustibles
para los motores Diesel.
Las características físico-químico de las mezclas con
10% de aceites vegetales (análisis efectuados para
mezclas de D-2 con aceite de soya, oliva y soya),
permiten obtener los siguientes resultados:
La gravedad API para las mezclas tiene valores
mayores con respecto al D-2.
El punto de infamación tiene valores más altos
que el D-2, lo que permite trabajar con las
mezclas a mayores temperaturas.
La viscosidad SSU a 100ºF, con respecto al D-2,
tiene valores más elevados, dependen de la
viscosidad del aceite vegetal usado.
El punto de escurrimiento, para la mezcla es menor
que el D-2, este valor para las mezclas permiten
trabajar a menores temperaturas en el motor
Diesel.
Azufre total, para las mezclas, el contenido de
azufre es menor que en el D-2.
Cenizas, el contenido de cenizas en las mezclas es
inexistente.
Agua y sedimentos es nulo tanto en las mezclas
como en el D-2.
Corrosión, para las mezclas y para el D-2 tiene un
mismo valor.
Poder calorífico, el valor del D-2 es mayor que las
mezclas, lo que se requerirá mayor cantidad de
mezcla. Para obtener el mismo calor para la
combustión.
Índice de cetano, la mezcla tiene menores valores
que el D-2.
Destilación, en el punto inicial de las mezclas es
mayor que el D-2, este tiene mayor cantidad de
productos volátiles que las mezclas. En el punto
final de ebullición, los valores de las mezclas son
menores que el D-2. Basándonos en el análisis
físico - químico de las mezclas de aceites
vegetales y D-2 y en su empleo como
combustibles en los motores Diesel influirán las
siguientes características:
Viscosidad. Las mezclas, presentan un aumento de su
viscosidad, debido a la alta viscosidad de los aceites
vegetales, siendo una propiedad física del
combustible influirá sobre el proceso de formación de
la mezcla y combustión, ya que determinará la calidad
de pulverización del combustible.
Las fuerzas de fricción interna reducen las
perturbaciones en flujo durante su movimiento en el
pulverizador, en consecuencia, con el aumento de la
viscosidad empeoran la finura y la uniformidad de la
pulverización del combustible. Entonces al aumentar
la viscosidad, la penetración del dardo o chorro en el
medio gaseoso de la cámara de combustión se
incrementa, favoreciendo a la homogenización de la
mezcla aire- combustible; pero existe una limitación
al respecto, ya que si la viscosidad es muy alta, las
gotas del combustible pulverizado son más grandes,
por lo que necesitan más tiempo en fraccionarse en
gotas más pequeñas, incrementándose el período de
retraso de la infamación y la emisión de carbonilla en
el motor Diesel.
De lo mencionado se puede establecer que para las
mezclas de petróleo D-2 con aceites vegetales existe
un porcentaje de aceite vegetal óptimo para el
volumen total de la mezcla, esta mezcla optima
tendrá una característica física de viscosidad tal que
la mezcla en la cámara de combustión será más
homogénea, mejorando así el consumo especifico
efectivo de combustible (ge) y la emisión de carbonilla (hollín). Además al aumentar la viscosidad del
combustible será necesario incrementar la presión de
inyección, para mejorar la finura y la homogeneidad
de la pulverización.
Densidad. Las densidades de las mezclas de petróleo
D-2 con aceites vegetales presentan mayores valores,
comparadas con el petróleo D-2 solo. Los parámetros
indicados del motor dependen de la densidad del
combustible: Cuando la densidad aumenta, el máximo
valor de potencia indicada (Pi) disminuye; esta
disminución será más evidente para un alto
incremento en la densidad del combustible, además el
consumo especifico de combustible y la cantidad de
emisión de humos se incrementan.
La presión máxima del ciclo (Pz) y la rigidez (Dp/D) a
medianas y elevadas cargas disminuyen a medida que
aumenta la densidad del combustible (Dc). A
pequeñas cargas, cuando la temperatura de las paredes
que limitan la cámara de combustión considerablemente disminuye (Pi < 0,55 MPa), el mejor
aprovechamiento de calor se logra cuando trabaja con
combustible Diesel con Dc=0,82 g/cm3.
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Entonces el porcentaje de aceite vegetal presente en
el volumen de la mezcla es óptimo cuando al
aumentar la densidad, el porcentaje de disminución
de la potencia es pequeño.
Número de Cetano. La gravedad API de las mezclas es
menor porque tienen una densidad mayor respecto al
petróleo D-2; por lo tanto las mezclas presentarán
bajo número de cetano.
Al disminuir el número de cetano se reduce la
capacidad del combustible a la auto inflamabilidad, lo
que hace necesario incrementar el ángulo de adelanto
de la inyección de las mezclas con respecto al ángulo
para el Diesel 2. En caso contrario el periodo de
retraso a la infamación crece en duración, en la fase
de combustión rápida el valor de Dp/D D resulta
elevado. Debido a esto la presión se eleva
bruscamente y la presión máxima (Pz) es muy alta.
Azufre. Al disminuir el nivel de azufre en las mezclas;
con lo que se reduce el nivel de emisiones y el
desgaste del motor.
Metodología del Trabajo de Investigación
ETAP CARACTERÍSTI EN FUNCIÓN A:
A
CAS
1
Regulación
-% aceite vegetal en
mezcla con D-2.
- Presión de inyección.
- Ángulo de adelanto
a
la
inyección
-Posición
de
la
cremallera (suministro de
combustible)
2
Velocidad
- Velocidad de giro del
eje cigüeñal
3
Carga
- Potencia del motor
Diesel (suministro de
combustible).
Especificaciones Técnicas del Motor Diesel
Marca
Modelo
Número de cilindros
Diámetro del cilindro
Cámara del embolo
Cilindrada
Relación de compresión
Potencia nominal
Torque máximo
Petter
PHW
1
87,3 mm
111 mm
0. 659 litros
16.5 : 1
4,8 kW @2000 rpm
25,7 N-m @1400 rpm
Angulo de avance a la inyección 28 º
Formulas Empleadas para los Cálculos: Poder
Calorífico de la Mezcla:
Número de cetano de la mezcla:
Donde:
NCD2 :Número de cetanodeliJetróleoDiesel2
NCx : Número de cetano del aceite vegetal
γD2 : Viscosidad del petroleó Diesel2
γx : Viscosidad del aceite vegetal
NCM : Numero de cetano de la mezcla
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Cálculo del consumo específico de combustible (ge):
ge = 1000x Ge
Ne …(3)
Donde:
Ge: Consumo específico de combustible. Ge: Gasto de
combustible (G/h). Ne: Potencia efectiva del motor
(Ne).
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los valores del porcentaje en volumen óptimo de
aceite, según se observa en la figura 1, en los cuales
se obtienen los mínimos consumos específicos de
combustible (geMIN), son los siguientes:
Mezclas
geMIN
(g/kW-h)
Petróleo + Soya
Petróleo + Maíz
Petróleo + Oliva
323.14
314.55
271.74
Para % aceite /
Mezcla
ge MIN
6%
6%
5%
Fig. 1: Consumo específco del motor Diesel
en función al % en volumen de aceite vegetal
en la mezcla
Los valores del porcentaje de aceite en volumen para
los cuales se obtiene el mínimo nivel de humo (B
MIN), según se observa en la figura 2, son los
siguientes:
Mezclas
BMIN
(u.Bosch)
% aceite/
mezcla
geMIN
5%
Petróleo + Soya
4.03
Petróleo + Maíz
3.68
6%
Petróleo + Oliva
3.20
5%
Entonces con respecto al uso del petróleo
Fig.2: Nivel de carbonilla del motor Diesel
en función del % en volumen de aceite
vegetal en la mezcla
D-2, las variaciones del consumo especifico de
combustible (ge) empleando las mezclas de petróleo
Diesel 2 con aceites vegetales, expresadas en
porcentajes, para D= 27.5, son:
Dge MIN
%
Petróleo + Soya /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Maíz /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Oliva /Petróleo Diesel 2
-11.45
-13.95
-15.31
Fig.3: Consumo específco de combustible del
motor Diesel en función al ángulo de adelanto
de la inyección
Entonces con respecto al uso del D-2, las
variaciones del consumo especifico de
combustible (ge) empleando las mezclas,
expresadas en porcentajes, para PINY=
215lb/pulg2 son:
Dge MIN
Petróleo + Soya /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Maíz /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Oliva /Petróleo Diesel 2
%
-10.89
-12.48
-13.69
Las partículas de combustible muy finas, que son
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características de la presión óptima (PINY >PINY
OPT), se evaporan cerca de la boquilla del inyector,
dificultando la llegada del combustible a las zonas
alejadas de la cámara de combustión; formándose una
mezcla con zonas sobre enriquecidas, produciéndose
la disminución de los parámetros efectivos del motor.
Fig.5: Variación del consumo especifico
combustible en función de la potencia
de
ANÁLISIS DE COSTOS
Fig.4. Consumo específico de combustible del motor
Diesel en función de la presión de inyección
Entonces con respecto al uso del petróleo Diesel 2, las
variaciones del consumo especifico de combustible
(ge) empleando las mezclas de petróleo Diesel 2 con
aceites vegetales, expresadas en porcentajes, para
Ne= 3.96 kW, son:
Dge MIN
%
Petróleo + Soya /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Maíz /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Oliva /Petróleo Diesel 2
-9.33
-12.10
-19.05
Al disminuir la carga, incrementándose D, el
rendimiento indicado (Di) se eleva mientras que la
presión máxima (Pz) disminuye, mejorando así el
consumo específico (ge).
Después de alcanzar el mínimo consumo especifico
(ge MIN), este aumenta debido a que a las menores
cargas, cercanas al vacío, se observa una
disminución de Di (eficiencia indicada) y la
elevación de gi (consumo especifico indicado), la
temperatura dentro de la cámara de combustión baja
por el aumento de Dv, siendo mayor el coeficiente de
exceso del aire (D), por esto el período de retraso a
la infamación aumenta, y también el tamaño de las
gotas del combustible pulverizado. También a
consecuencia de esto la presión indicada del ciclo Pi
disminuirá, porque sólo una parte del combustible se
quemará en pequeñas zonas de la cámara de
combustión.
Las características del costo específico de
combustible se obtiene a partir del consumo
específco de combustible mediante la siguiente
ecuación:
Ke = C*ge
…………(4)
10900 *ρ
Siendo
Ke : Constituye el costo específico de combustible
($/kW-h)
Ge : constituye el consumo específico de
combustible (g/kW-h)
C : Constituye el costo por galón del petróleo ($)
ρ: Constituye la densidad del petróleo (g/cm3)
Las densidades y los costos por galón de los
combustibles se presentan a continuación:
Combustible
Petróleo Diesel 2
Petróleo + soya
Petróleo + maíz
Petróleo + oliva
Costo
por
galón ($/gal)
Densidad
(g/cm3)
4,00
4,69
6,65
6,30
0,84
0,8496
0,8499
0,8486
Las variaciones de costo específico de combustible
(Ke) al emplear las mezclas de petróleo Diesel 2 con
los aceites vegetales, con respecto al empleo de
petróleo D-2 solo, expresadas en porcentaje, son: Las
mezclas de petróleo D-2 con aceite de oliva y de
maíz consiguen los mejores rendimientos en el motor
Peter, pero sus costos específicos son mayores,
siendo más elevado el costo de la mezcla de D-2 con
aceite de maíz. Con la mezcla de petróleo Diesel 2 y
aceite de soya se mejoran las prestaciones del motor
en un menor porcentaje que las otras mezclas, pero
su costo especifico es menor que el petróleo D-2.
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Dge MIN
%
Petróleo + Soya /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Maíz /Petróleo Diesel 2
Petróleo + Oliva /Petróleo Diesel 2
-1.34
+13.59
+2.57
alternativa el empleo de mezclas de
petróleo Diesel 2 con aceites de soya y de oliva,
debido a la mejora de sus parámetros
de economía y ecología, a pesar de que se
observa una pequeña disminución en los
parámetros de potencia, y un ligero aumento del
costo especifico en el caso del aceite
de oliva y una ligera disminución para el caso, de
la mezcla con aceite de soya. La
mezcla con aceite de maíz no se recomienda
debido a su alto costo específico.
RECOMENDACIONES
Fig. 6. Costo específico de combustible vs velocidad.
CONCLUSIONES
1.
2.
4.
5.
6.
7.
Al mezclar petróleo D-2 con los aceites
vegetales (maíz, oliva y soya), varían las
características físico-químicas; se eleva la
viscosidad y la densidad y disminuye el Número
de Cetano.
De los aceites vegetales que se ensayaron en el
motor Petter monocilin-drico, el aceite vegetal
más apropiado a ser empleado en mezcla es el
aceite de soya.
3. Durante el arranque y el apagado del motor
Diesel, deberá emplearse D-2 y luego de
alcanzar la temperatura óptima de
funcionamiento: mínimo 70 grados se puede
introducir la mezcla.
Las regulaciones para emplear aceites vegetales
con el D-2 son los siguientes:
-El ángulo de adelanto a la inyección es de 28º.
-La presión de inyección es de 220 lb/ pulg2
Los porcentajes óptimos en volumen de los aceites
vegetales que se emplearon son:
-Aceite de soya y aceite de maíz, con respecto al
volumen de la mezcla es 6%.
-Aceite de oliva con respecto al volumen de la
mezcla es 5%.
Las regulaciones necesarias para poder emplear
la
mezcla
de
petróleo
D-2,
con
respecto al suministro de combustible son:
- Con aceite soya y de oliva, cremallera de la
bomba de inyección es de 15mm
- Con aceite de maíz, cremallera de la bomba de
inyección es de 15,25 mm.
Para los motores Diesel se presenta como una
1. Los ensayos del empleo de combustibles
vegetales en mezcla con el petróleo
2. D-2, deberán ser efectuados en motores Diesel de
seis (06) u ocho (08) cilindros instalados en
vehículos de transporte urbano o de otro uso, a
efecto de poder corroborar estos resultados o
verificar su validez en condiciones reales de
operación y funcionamiento.
3. Debido al bajo presupuesto no se pudo visualizar
el estado técnico de los componentes principales
del motor: anillo, guías de válvulas, inyector y
otros, que deberían ser verificados
BIBLIOGRAFÍA
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Motores de Combustión Interna”; Instituto de
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Centro de Desarrollo e Investigación en Termofluidos CEDIT
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