Analisis Comparativo de Uso de Combustible Diesel Biodiesel en Combustion Interna 1228784814460834 8

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESUNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD TFACULTAD TÉÉCNICACNICA

MECMECÁÁNICA AUTOMOTRIZNICA AUTOMOTRIZ

““ANANÁÁLISIS COMPARATIVO DE USO DELISIS COMPARATIVO DE USO DECOMBUSTIBLE DIESEL COMBUSTIBLE DIESEL -- BIODIESEL EN BIODIESEL EN MOTORES DE COMBUSTIMOTORES DE COMBUSTIÓÓN INTERNAN INTERNA””

Msc. Ing. Ricardo Paz Zeballos

22

ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALESConstantemente se vienen buscando nuevas fuentes de energConstantemente se vienen buscando nuevas fuentes de energíía para a para

lograr sustituir al petrlograr sustituir al petróóleo, el cual es un energleo, el cual es un energéético de cartico de caráácter no cter no

renovable.renovable.

Esta bEsta búúsqueda viene direccionada por dos aspectos fundamentales los squeda viene direccionada por dos aspectos fundamentales los

cuales son:cuales son:

•• La disminuciLa disminucióón de recursos energn de recursos energééticos no renovables y el incremento ticos no renovables y el incremento

contincontinúúo en el costo de los mismos. o en el costo de los mismos.

•• El daEl dañño que ocasiona a la capa de ozono y al medio ambiente el o que ocasiona a la capa de ozono y al medio ambiente el

creciente incremento de los distintos gases contaminantes emitidcreciente incremento de los distintos gases contaminantes emitidos por os por

los motores de combustilos motores de combustióón interna los cuales utilizan combustibles n interna los cuales utilizan combustibles

convencionales.convencionales.

33

ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALES

El intentar sustituir la gasolina y el diesel, ha llevado al deEl intentar sustituir la gasolina y el diesel, ha llevado al desarrollo de sarrollo de

motores que suplanten a estos combustibles, entre ellos se puedemotores que suplanten a estos combustibles, entre ellos se puede

citar:citar:

oo Motores a gasolina transformados a Motores a gasolina transformados a GasGas Natural Comprimido.Natural Comprimido.

oo VehVehíículos elculos elééctricos en base a la transformacictricos en base a la transformacióón de la energn de la energíía solar.a solar.

oo VehVehíículos hculos hííbridos los cuales son la unibridos los cuales son la unióón de motores eln de motores elééctricos y ctricos y

motor de combustimotor de combustióón interna.n interna.

oo VehVehíículos a hidrculos a hidróógeno.geno.

oo Otros.Otros.

44

ASPECTOS GENERALESASPECTOS GENERALESEL USO DEL BIODIESEL ES UNA ALTERNATIVA REAL QUE EL USO DEL BIODIESEL ES UNA ALTERNATIVA REAL QUE

REMPLAZA AL COMBUSTIBLE DIESEL CON LAS VENTAJAS REMPLAZA AL COMBUSTIBLE DIESEL CON LAS VENTAJAS

SIGUIENTES:SIGUIENTES:

•• ES UN COMBUSTIBLE ALTERNATIVO ELABORADO CON ES UN COMBUSTIBLE ALTERNATIVO ELABORADO CON

MATERIA PRIMA RENOVABLE.MATERIA PRIMA RENOVABLE.

•• TIENE PROPIEDADES SIMILARES AL DIESEL, SE PUEDEN TIENE PROPIEDADES SIMILARES AL DIESEL, SE PUEDEN

MEZCLAR AMBOS EN DIFERENTES PROPORCIONES PARA SU MEZCLAR AMBOS EN DIFERENTES PROPORCIONES PARA SU

UTILIZACION.UTILIZACION.

•• SE TIENE MENORES EMISIONES DE GASES CONTAMINANTES SE TIENE MENORES EMISIONES DE GASES CONTAMINANTES

HACIA EL MEDIO AMBIENTE.HACIA EL MEDIO AMBIENTE.

55

OBJETIVOOBJETIVO

EVALUAR EL COMPORTAMIENTO DE UN MOTOR DE EVALUAR EL COMPORTAMIENTO DE UN MOTOR DE

COMBUSTION INTERNA DIESEL CUANDO EL MISMO COMBUSTION INTERNA DIESEL CUANDO EL MISMO

TRABAJA CON UN COMBUSTIBLE ALTERNATIVO COMO ES TRABAJA CON UN COMBUSTIBLE ALTERNATIVO COMO ES

EL BIODIESEL. GENERANDO INFORMACION EN CUANTO A EL BIODIESEL. GENERANDO INFORMACION EN CUANTO A

SUS PRESTACIONES DE POTENCIA, MOMENTO TORSOR, SUS PRESTACIONES DE POTENCIA, MOMENTO TORSOR,

CONSUMO DE COMBUSTIBLE Y EMISION DE GASES CONSUMO DE COMBUSTIBLE Y EMISION DE GASES

CONTAMINANTES.CONTAMINANTES.

66

OBJETIVOS COMPLEMENTARIOSOBJETIVOS COMPLEMENTARIOS

DAR A CONOCER EL USO DEL BIODIESEL COMO UNA DAR A CONOCER EL USO DEL BIODIESEL COMO UNA

ALTERNATIVA PARA SER UTILIZADO EN VEHALTERNATIVA PARA SER UTILIZADO EN VEHÍÍCULOS CULOS

QUE FUNCIONAN CON MOTORES DIESEL.QUE FUNCIONAN CON MOTORES DIESEL.

OBTENER DATOS COMPARATIVOS DE POTENCIA, OBTENER DATOS COMPARATIVOS DE POTENCIA,

MOMENTO TORSOR Y CONSUMO DE COMBUSTIBLE, MOMENTO TORSOR Y CONSUMO DE COMBUSTIBLE,

UTILIZANDO DIFERENTES MEZCLAS DE DIESEL Y UTILIZANDO DIFERENTES MEZCLAS DE DIESEL Y

BIODIESEL.BIODIESEL.

77

BIODIESELBIODIESEL

EL BIODIESEL ES UN COMBUSTIBLE EL BIODIESEL ES UN COMBUSTIBLE

OBTENIDO A PARTIR DE ACEITES OBTENIDO A PARTIR DE ACEITES

VEGETALES O GRASAS ANIMALES.VEGETALES O GRASAS ANIMALES.

88

PROPIEDADES DEL BIODIESELPROPIEDADES DEL BIODIESEL

EL BIODIESEL ES EL ÚNICO COMBUSTIBLE ALTERNATIVO ELABORADO CON MATERIA PRIMA RENOVABLE, QUE PUEDE USARSE DIRECTAMENTE EN CUALQUIER MOTOR DIESEL, SIN SER NECESARIO NINGÚN TIPO DE MODIFICACIÓN EN EL MISMO.

COMO SUS PROPIEDADES SON SIMILARES AL COMBUSTIBLE DIESEL, SE PUEDEN MEZCLAR AMBOS EN DIFERENTES PROPORCIONES.

LAS EMISIONES DEL BIODIESEL HACEN DE EL UN COMBUSTIBLE IDEAL PARA EL USO EN AREAS URBANAS COMO SER LAS GRANDES CIUDADES.

99

ATRIBUTOS DEL BIODIESELATRIBUTOS DEL BIODIESEL

SE PUEDEN REALIZAR MEZCLAS EN SE PUEDEN REALIZAR MEZCLAS EN

DISTINTOS PORCENTAJES, SIENDO LOS MAS DISTINTOS PORCENTAJES, SIENDO LOS MAS

USUALES EL BUSUALES EL B--20 Y B20 Y B--50.50.

1010

EMISIONESEMISIONES

LA UTILIZACILA UTILIZACIÓÓN DEL BN DEL B--20 REDUCE LA CANTIDAD DE 20 REDUCE LA CANTIDAD DE PARTPARTÍÍCULAS EN EL ESCAPE, EL HUMO VISIBLE, LOS CULAS EN EL ESCAPE, EL HUMO VISIBLE, LOS HIDROCARBUROS NO QUEMADOS Y EL MONHIDROCARBUROS NO QUEMADOS Y EL MONÓÓXIDO DE XIDO DE CARBONOCARBONO

DIESEL B-20

Número de Cetano 40/48 48/52

Azufre (% en peso) 0,3/0,05 0,02/0,03

Oxígeno (% en peso) 0 2/2,5

Poder calorífico (BTU/LB) 18.500 17.900

Densidad (G/ML) 0,84/0,865 0,85/0,86

Viscosidad 2/3,2 3/3,5

FUENTE: Southwest Research Institute

1111

VENTAJASVENTAJAS

• Competitivo frente a otras tecnologías que reducen la contaminación

• Complementa todas las nuevas tecnologías de diesel para reducción

de gases contaminantes

• Rendimiento similar al del combustible diesel

• No requiere nueva infraestructura ni adiestramiento

• No es necesario cambiar o convertir motores

• No altera el equipo de mantenimiento

• No altera el tiempo de recarga de combustibles

• No altera el torque

• No altera el consumo

1212

VENTAJASVENTAJAS

• Mejora notablemente la lubricación en el circuito y en la bomba

de inyección

• Mejora las condiciones de funcionamiento invernal

• Mejora las condiciones anti-explosión e incendio

• La mezcla se puede hacer en el momento de carga o previamente

• La mezcla es estable y no se separa en fases

• Los esteres de soja se guardan en tanques similares a los de diesel, no son tóxicos y no forman mezclas explosivas con el aire.

EN LA COMBUSTIÓN SE REDUCE:

80% de anhídrido carbónico.100% de dióxido de azufre.90% de hidrocarburos totales no quemados.

75 – 90% de hidrocarburos aromáticos.

1313

LIMITACIONESLIMITACIONES

SU COMBUSTISU COMBUSTIÓÓN PUEDE ACARREAR UN CIERTO N PUEDE ACARREAR UN CIERTO INCREMENTO DE INCREMENTO DE ÓÓXIDOS DE NITRXIDOS DE NITRÓÓGENO.GENO.

PRESENTA PROBLEMAS EN SU ALMACENAMIENTO EN PRESENTA PROBLEMAS EN SU ALMACENAMIENTO EN PERIODOS SUPERIORES A LOS 6 MESES.PERIODOS SUPERIORES A LOS 6 MESES.

SU PODER SOLVENTE ES MUY SUPERIOR A LA DEL SU PODER SOLVENTE ES MUY SUPERIOR A LA DEL DIESEL.DIESEL.

1414

CARACTERCARACTERÍÍSTICAS DEL BIODIESEL (BSTICAS DEL BIODIESEL (B--50) EN 50) EN COMPARACICOMPARACIÓÓN CON EL DIESELN CON EL DIESEL

BIODIESELB-50

DIESEL

Punto de ignición 65 52Azufre % máximo 0,02 0,05Número de Cetano 50 42

Aromáticos Mucho menor

Oxígeno Mucho mayor

Punto Nube (ºC) - 13.33 - 14.44Punto de

Fluidificación (ºC)- 17.77 - 20.55

Biodegradabilidad (%) 38 26Lubricidad (BOCLE,

gramos)5.000 4.000

1515

DURACIDURACIÓÓN DEL MOTOR CON BIODIESELN DEL MOTOR CON BIODIESEL

PRUEBAS REALIZADAS POR VOLKSWAGEN BRASILPRUEBAS REALIZADAS POR VOLKSWAGEN BRASIL

VEHVEHÍÍCULO PASSAT CON 1.6 CC. INYECCICULO PASSAT CON 1.6 CC. INYECCIÓÓN INDIRECTAN INDIRECTA

TIEMPO DE PRUEBA 1300 HORAS.TIEMPO DE PRUEBA 1300 HORAS.

100 Hrs. A M100 Hrs. A MÁÁXIMA POTENCIA.XIMA POTENCIA.

300 Hrs. A M300 Hrs. A MÁÁXIMO TORQUE.XIMO TORQUE.

1616

DESARROLLODESARROLLO

OBTENCION DEL BIODIESEL.OBTENCION DEL BIODIESEL.

OBTENCION DEL MOTOROBTENCION DEL MOTOR

MONTAJE DEL MOTOR EN UNMONTAJE DEL MOTOR EN UN

DINAMDINAMÓÓMETROMETRO

OBTENCION DE LA POTENCIA, PAROBTENCION DE LA POTENCIA, PAR

TORSOR Y CONSUMO DE COMBUSTIBLE.TORSOR Y CONSUMO DE COMBUSTIBLE.

COMPARACION CUALITATIVA DE LACOMPARACION CUALITATIVA DE LA

EMISIEMISIÓÓN DE GASESN DE GASES

1717

DESARROLLO EXPERIMENTALDESARROLLO EXPERIMENTAL

ANANÁÁLISIS DELLISIS DELCOMBUSTIBLECOMBUSTIBLEOBTENIDOOBTENIDO

1818

DATOS OBTENIDOS DEL ANDATOS OBTENIDOS DEL ANÁÁLISISLISIS

BIODIESEL OBTENIDO Vs. BIODIESEL REQUERIDO BIODIESEL OBTENIDO Vs. BIODIESEL REQUERIDO EN MOTOEN MOTORES CATRES CAT

DENSIDAD A 15 °C 0.8766 g/cm3

TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN 158 °C

VISCOSIDAD A 40 VISCOSIDAD A 40 °°CC 4.46 4.46 cStcSt..

DENSIDAD A 15oC 0.86 - 0.90 g/cm3

TEMPERATURA DE INFLAMACIÓN 100°C Mínimo

VISCOSIDAD A 40°C 4.0 – 6.0 cSt

1919

MOTOR MONTADO EN EL DINAMMOTOR MONTADO EN EL DINAMÓÓMETROMETRO

2020

TABLERO DE CONTROL DEL DINAMTABLERO DE CONTROL DEL DINAMÓÓMETROMETRO

MEDIDOR DE REVOLUCIONES

PRESIÓN DE ACEITE MEDIDOR DEL PAR

REGULACIÓN DEL MOTOR

TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE

TEMPERATURA DEL ACEITE

REGULACIÓN DE CARGA

2121

CARACTERCARACTERÍÍSTICAS TSTICAS TÉÉCNICAS DEL CNICAS DEL MOTOR UTILIZADO EN EL ENSAYOMOTOR UTILIZADO EN EL ENSAYO

MARCA TOYOTA

MODELOS DE VEHICULOS HILUX, CARAVAN, DINA

MODELO DE MOTOR 3L

N° DE CILINDROS 4 CILINDROS EN LINEA

CILINDRADA 3000 C.C.

CAMARA DE COMBUSTIÓN PRE CAMARA DE COMBUSTIÓN

REVOLUCIONES DEL MOTOR 750 – 6800 r.p.m.

POTENCIA Hp (r.p.m) 75 (6800)

TIPO DE BOMBA DISTRIBUIDOR

ASPIRACIÓN DEL MOTOR SIMPLE

2222

CONDICIONES DE ENSAYO CON EL MOTORCONDICIONES DE ENSAYO CON EL MOTORUTILIZANDO COMBUSTIBLE DIESELUTILIZANDO COMBUSTIBLE DIESEL

TEMPERATURA AMBIENTE DE TEMPERATURA AMBIENTE DE 15 A 17 15 A 17 °°CC..

TEMPERATURA DEL LTEMPERATURA DEL LÍÍQUIDO REFRIGERANTE DEL MOTORQUIDO REFRIGERANTE DEL MOTORDE DE 78 A 82 78 A 82 °°CC..

MEDIDA DE COMBUSTIBLE UTILIZANDO UNA PROBETA MEDIDA DE COMBUSTIBLE UTILIZANDO UNA PROBETA DE 500 DE 500 mlml..

2323

RESULTADOS OBTENIDOS DEL ENSAYO RESULTADOS OBTENIDOS DEL ENSAYO CON EL MOTOR UTILIZANDO DIESELCON EL MOTOR UTILIZANDO DIESEL

PORCENTAJE DE ACELERACIÓN

PAR MOTOR Nm

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

ml/min

25 16 27

50 47 50

75 67 50

100 67 50

2424

ENSAYO CON EL MOTOR UTILIZANDO ENSAYO CON EL MOTOR UTILIZANDO BIODIESEL 100% COMO COMBUSTIBLEBIODIESEL 100% COMO COMBUSTIBLE

CONDICIONES DE TRABAJO SIMILARES AL DEL ENSAYO CONDICIONES DE TRABAJO SIMILARES AL DEL ENSAYO ANTERIORANTERIOR

2525

RESULTADOS OBTENIDOS DEL ENSAYO RESULTADOS OBTENIDOS DEL ENSAYO UTILIZANDO BIODIESEL COMO COMBUSTIBLEUTILIZANDO BIODIESEL COMO COMBUSTIBLE


PAR MOTOR Nm

CONSUMO DE COMBUSTIBLE ml/min

25 15 26

50 47 50

75 68 50

100 68 49

2626

DATOS OBTENIDOS DEL ENSAYO UTILIZANDODATOS OBTENIDOS DEL ENSAYO UTILIZANDOCOMBUSTIBLES AL 50%COMBUSTIBLES AL 50%


PAR MOTOR Nm

CONSUMO DE COMBUSTIBLE

ml/min

25 16 26

50 46 50

75 67 50

100 68 50

2727

COMPARACICOMPARACIÓÓN DE DATOS OBTENIDOS CON N DE DATOS OBTENIDOS CON DIESEL, BIODIESEL Y MEZCLAS AL 50%DIESEL, BIODIESEL Y MEZCLAS AL 50%

COMPARACICOMPARACIÓÓN DEL PAR MOTORN DEL PAR MOTOR

DIESEL BIODIESEL 50% - 50%


PAR MOTOR Nm

PAR MOTOR Nm

PAR MOTOR Nm

25 16 15 16

50 47 47 46

75 67 68 67

100 67 68 68

2828

COMPARACICOMPARACIÓÓN DE CURVAS DEL PAR N DE CURVAS DEL PAR MOTORMOTOR

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120


PAR

TO

RSO

R N

m

PAR TORSOR DIESEL PAR TORSOR BIODIESEL

PAR TORSOR AL 50%

2929

COMPARACICOMPARACIÓÓN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLEN DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE

DIESEL BIODIESEL 50% - 50%


CONSUMO DE COMBUSTIBLE (ml/min)

25 27 26 26

50 50 50 50

75 50 50 50

100 50 49 50

3030

COMPARACICOMPARACIÓÓN DE CURVAS DEL CONSUMO DEN DE CURVAS DEL CONSUMO DECOMBUSTIBLECOMBUSTIBLE

0

10

20

30

40

50

60

0 50 100 150PORCENTAJE DE ACELERACIÓN

CO

NSU

MO

DE

CO

MB

UST

IBLE

ml/m

in.

CONSUMO DE COMBUSTIBLE DIESELCONSUMO DE COMBUSTIBLE BIODIESELCONSUMO DE COMBUSTIBLE AL 50%

3131

POTENCIA OBTENIDA CON COMBUSTIBLE DIESEL.POTENCIA OBTENIDA CON COMBUSTIBLE DIESEL.

VELOCIDAD POTENCIA DEL MOTOR EN Hp

2500 r.p.m - 25% aceleración 5.12

3750 r.p.m. - 50% aceleración 25.09


6800 r.p.m. - 100% aceleración 64.88

POTENCIA OBTENIDA CON COMBUSTIBLE BIODIESEL.POTENCIA OBTENIDA CON COMBUSTIBLE BIODIESEL.





6800 r.p.m. - 100% aceleración 65.84

3232

POTENCIA OBTENIDA CON COMBUSTIBLES AL 50%.POTENCIA OBTENIDA CON COMBUSTIBLES AL 50%.





6800 r.p.m. - 100% aceleración 65.84

3333

PRODUCCIPRODUCCIÓÓN DE BIODIESEL EN BOLIVIA N DE BIODIESEL EN BOLIVIA (SEG(SEGÚÚN N GRUTASOL)GRUTASOL)..

PRODUCCIÓN AÑOBBL

PRODUCCIÓN MESBBL

PRODUCCIÓN DÍABBL

754,777 62,898 2,029

PRECIO ESTIMADO DEL BIODIESEL PARA EL PRECIO ESTIMADO DEL BIODIESEL PARA EL CONSUMO CONSUMO (SEG(SEGÚÚN GRUTASOL NOVIEMBRE 2003)N GRUTASOL NOVIEMBRE 2003)..

3.12 Bs./Litro

3434

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• Como se demostró en los ensayos realizados, los valores

obtenidos de par torsor, potencia y consumo de

combustible utilizando ambos tipos de combustible, no

presentan variaciones significativas, por lo cual queda

comprobado las ventajas en cuanto a prestaciones del

motor que ofrece el uso de biodiesel.

3535


• Realizando una comparación subjetiva de los gases

emitidos por el motor utilizando biodiesel, se pudo

observar la disminución de los mismos, basándose en color

de los gases de combustión tipo de referencia utilizada en

muchos ensayos realizados fuera del país.

• Otro aspecto positivo que se pudo demostrar es el

hecho de que no se requiere realizar ningún trabajo de

reingeniería, en los componentes del sistema de

alimentación de combustible del motor, aspecto que es

preponderante para la vialidad del consumo de este tipo

de combustible.

3636


El costo de venta del biodiesel según GRUTASOL, será similar

que el combustible Diesel, pero en este caso con tendencia a

disminuir, aspecto positivo para lograr su consumo con

mayor facilidad.

3737

TRABAJOS FUTUROSTRABAJOS FUTUROS

REALIZAR ENSAYOS EN DIVERSOS MOTORES.REALIZAR ENSAYOS EN DIVERSOS MOTORES.

REALIZAR PRUEBAS DE DESGASTES EN MOTORES, REALIZAR PRUEBAS DE DESGASTES EN MOTORES,

CON KILCON KILÓÓMETROS DE RECORRIDO UTILIZANDO EL METROS DE RECORRIDO UTILIZANDO EL

COMBUSTIBLE BIODIESEL.COMBUSTIBLE BIODIESEL.

3838

MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS

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