Proyecto de Investigación Patrocinado por el Instituto de Investigación Científica

de la Universidad de Lima Lima – Perú 12-11-2012

Mario Rojas Delgado Juan Carlos Goñi Delión Fabio Pietrapiana Chiappe

Profesores de la Facultad de Ingeniería Industrial

Centro de Estudios Ambientales

IV Charla Verde 2012 Combustibles Renovables y Alternativos

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 Objetivos Mes N°

Todas

1.

Introducción

(TG)

Planteamiento general [Alcance del estudio /

Limitaciones].

Organización [Funciones del personal ejecutor

y asesoría].

1

2

1

d, f, g

2. Marco

referencial

(TG TE CT)

Recopilación de información [Antecedentes,

registro].Revisión de la información. Selección

y resumen de referencias claves.

Capacitación. Trabajo experimental previo.

2

a, b, g

3. Marco

conceptual

(TG - CT)

Fundamentos [Conceptos /

Definiciones].Normatividad de combustibles

[Homologación].Temas controversiales

[Identificación / consenso]. Trabajo

experimental previo

3

e, f, c

4.Trabajo

experimental

(TG – TE - CT)

Trabajo experimental [Diseño / Protocolos].

Motor Diesel.

Marco estadístico.

Mediciones [Procedimientos / Registro].

3

4

5

6

4

5

6

Trabajo experimental [Diseño / Protocolos].

Motor Otto.

Marco estadístico.

Mediciones [Procedimientos / Registro].

7

8

9

Todas

5. Análisis de

resultados

(TG – CT)

Resultados. Discusión. Comparación con

estudios similares. Alcance de objetivos.

Aspectos económicos y comerciales.

7

10

Todas 6. Síntesis

(TG – CT))

Conclusiones. Recomendaciones. 11

Todas

7. Informe

final

(TG - CT)

Elaboración del informe.

Revisión y presentación. 12

TG (Trabajo de gabinete) TE (Trabajo experimental) CT (Consulta técnica) Elaboración propia

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.

Cuarta No se usa tierras arables y la biomasa no se descompone para

hacer combustibles.

Biorefinerías y Recursos Renovables

Combustibles Alternativos Emergentes y a Nivel Comercial

Combustible Observación

Biobutanol Biomasa, cultivos dulces.

Biocombustibles compatibles Reemplazan combustibles convencionales sin

modificar el motor.

Metanol Alcohol de madera, mejor usado como

intermedio.

Series P (Pentano) Mezclas líquidos del gas natural, Pentano.

Metano renovable (CH4) Biogás acondicionado, para elevar la densidad

energética.

Combustibles F-T 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 Renovables Fuentes

Secundarias

Bioenergía

Carbón mineral

Gasificación (IGCC)

Carbón vegetal

Hidrógeno (Gas de

síntesis)

Combustibles fósiles

Fusión (Fusión y

Plasma )

Geotérmica

Nuclear

Gas Natural

Petróleo

Solar (Radiación,

Fotoeléctrica)

Eólica

Geotérmica

Hidráulica

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