7/26/2019 Mejoramiento de La Eficiencia de Un Motor de Combustion Interna

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La mayor parte de la energa empleadaactualmente en el mundo proviene de loscombustibles fsiles. Se utilizan en el transporte,para generar electricidad, para calentarambientes, etc.Proceden de restos vegetales y otros organismosvivos (como plancton) que hace millones de aosfueron sepultados por efecto de grandes

cataclismos o fenmenos naturales y por laaccin de los microorganismos, bajo ciertascondiciones de presin y temperatura.Existen distintos combustibles fsiles pero los msimportantes por la gran dependencia de la

sociedad a ellos son el carbn, el petrleo y el gasnatural. De los tres, el principal es el petrleo, quemediante distintos procesos, puede proporcionardistintos productos.

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Las principal ventaja del consumo de

carbn es la obtencin de una grancantidad de energa de forma sencilla ycmoda. Adems, como suele consumirsecerca de donde se explota, se ahorran

costes de transporte y distribucin.Por otra parte, su extraccin es peligrosa yal ser una fuente de energa no renovable,tender a agotarse, volviendo menos

rentable su explotacin. Adems sucombustin genera problemas ambientalescomo el efecto invernadero y la lluviacida.

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El petrleo es un combustible fsil natural constituido por una mezcla decompuestos orgnicos, llamados hidrocarburos. Su poder calorfico oscilaentre las 37600 y 46000 kJ/kg.

El petrleo se extrae mediante la perforacin de un pozo sobre elyacimiento. Una vez elegidas las reas con mayores probabilidades, serealizan las perforaciones, que a veces llegan a considerablesprofundidades, incluso a ms de 6000 m, como es el caso de los Estados

Unidos.

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El gas natural, al igual que el petrleo se obtiene en los yacimientos. Estegas consiste en una mezcla de gases que se encuentra almacenada en el

interior de la tierra, ya sea aisladamente(gas seco) o con petrleo en elmismo yacimiento (gas hmedo). Debido a su densidad menor que la delpetrleo, en los yacimientos se encuentra por encima del petrleo.

el gas entra en las redes de distribucin y es transportado por gasoductosconvencionales hasta los centros de consumo. Donde se emplea como

combustible en centrales trmicas, para obtener gasolina y comocombustible domstico e industrial.

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Entre los efectos producidos por el uso de loscombustibles fsiles a gran escala, las msimportantes y de ms seriedad para el medioambiente son la lluvia cida y el calentamiento

global. Adems, existen otros problemasrelacionados con la extraccin o el transportede estos combustibles, como por ejemplo lacontaminacin del suelo o los vertidos de

petrleo.

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A diferencia de los hidrocarburos actuales, el hidrgeno se encuentracombinado con otros elementos de todo el planeta, siendo as elelemento ms bsico y ms fcil de encontrar en el universo. Se tratade un gas constituido por molculas con dos tomos de hidrgeno.

El hidrgeno (H2) es un gas incoloro, inodoro e inspido que es 14,4

veces ms ligero que el aire. Su masa atmica i molecular son 1,007940kg/kmol y 2,01588kg/kmol respectivamente.La constante especfica del gas (que equivale a la constante universalde los gases entre el peso molecular del hidrgeno) es R = R/MH2 =8314/2,01588 = 4124,3 J / (kgK) y su constante de difusin (D) 0,61 cm2/s.El hidrgeno gaseoso es muy inflamable y arde en concentraciones

muy bajas en aire (4% de H2). La entalpa de combustin del hidrgenoes286 kJ/mol, y la reaccin de combustin es la siguiente:

2 H2 + O2 2 H2O + 572 kJ/mol

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El hidrgeno debe obtenerse mediante laseparacin de los elementos de otrassubstancias existentes en la naturaleza.

As pues, se podr obtener hidrgeno a partir de :

Hidrocarburos.

Agua.

Procesos biolgicos.

En la actualidad, del hidrgeno producido sedestina el 72% a la industria qumica, el 9% a la

electrnica, el 8% a la aeroespacial, el 3% a lametalrgica y el resto a otras.

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El hidrgeno puede contribuir potencialmente en la

reduccin de emisiones de los motores de combustininterna, a la vez que desplazan una fraccin decombustible fsil.

Los sistemas duales consisten en usar una cantidadrelativamente pequea de hidrogeno para modificar lascaractersticas de la combustin y de las emisiones, obien usar cantidades mayores de hidrgeno comofuente principal de energa y controlar el encendido

mediante la inyeccin de otro combustible dentro de lacmara de combustin.

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El hidrgeno tiene unas ventajas destacablescomparadas con las de otros combustibles alternativosya que este gas no contiene carbono, aspecto que

resulta en una casi total eliminacin de las emisiones deCO y CO2 y de hidrocarburos (HC) inquemados.

Adems, este combustible puede ser usado en un motorde tipologa Diesel sin o mediante pequeasmodificaciones. Aunque no implica que pueda utilizarse

en un motor de encendido mediante compresin ensolitario, ya que el hidrgeno poseera problemas para suencendido.

Estos problemas se deben a que el hidrgeno tiene una

autoignicin a la temperatura de 585C, requiriendo unafuente de encendido para quemar en un motor decompresin. El Diesel, con una temperatura deutoencendido de 252C, puede usarse como

combustible piloto para encender el hidrgeno.

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Este sistema se denomina en ingls Diesel-pilot ignited hydrogencombustin. En este tipo de combustin dual la cantidad dehidrgeno oscila entre el 65% y el 95% de la energa. Mediante estetipo de mezcla (en experimentos realizados por Lambe y Watson) se

redujeron entre un 20% y un 80% las emisiones de humos y ms de

un 70% los xidos de nitrgeno (NOx ) en algunos casos y . Elprincipal problema ,o el ms importante de los que existen, quecomporta este tipo de carburante alternativo como combustiblepara uso por separado o en cantidades relativamente altas es laobtencin del hidrgeno en s, aspecto no contemplado en estecaptulo para exponer los pros y contras de los sistemas hidrogeno-

diesel.Por ese motivo, debido a los altos costes de la obtencin dehidrgeno, la opcin ms adecuada es utilizar el mismo motordiesel, con el diesel-oil como carburante principal e inyectar unapequea cantidad de hidrgeno (hasta un mximo del 15% de laenerga total del combustible principal*) en la cmara de

combustin.NOTA: No se debe confundir el porcentaje de energa delcombustible con el porcentaje en volumen de este, ya que Diesel eHidrgeno tienen poderes calorficos distintos siendo el del segundocombustible mayor y requerir menos cantidad para producir la

misma energa.

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ENERGIA SOLAR

ENERGIA ELICA

ELECTRLISIS DEL AGUA

ASISTIDA POR ENERGA

RENOVABLES.

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Son cuatro las emisiones significantes de los motores de encendido porcompresin. Estas son los hidrocarburos (HC), el monxido de carbono (CO),los xidos de nitrgeno (NOx) y el dixido de carbono (CO2).

Un motor utilizando parcialmente hidrgeno como combustible reduceparcialmente la produccin de xidos de carbono, debido a que elhidrogeno no contiene carbono.

Sabiendo que hoy en da la mayora del hidrgeno producido es mediantereformado de combustibles que contienen carbono, la generacin de stehidrgeno mediante fuentes renovables como la energa elica y solar seracapaz de reducir estas emisiones a valores cercanos a cero.

En pruebas de un motor de hidrgeno, no se generaron emisionessignificantes emisiones de CO y CO2 en la combustin del hidrgeno. Las

emisiones que se midieron fueron debidas al lubricante en las paredes delcilindro. De la misma manera, el producto de una completa combustin dehidrgeno es completamente agua. [Eichlseder and Freymann 2003].

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Se comprob la eficiencia de un motor decombustin interna por medio de pruebas en lacmara de combustin aadiendo diferentesporcentajes de hidrogeno a la mezcla, as como

tambin se comprob que se reducen las emisionesde CO y CO2 en los productos de combustin,Incremento de potencia y par motor, mayorduracin del aceite del motor, Aumento de la vida ydurabilidad del motor (limpia la carbonilla y

residuos). Se llega a la conclusin de que el motor

con inyeccin de hidrogeno tomara auge conformela tecnologa de su obtencin avance y seencuentre una mayor produccin de hidrogeno.