Análisis experimental de las características de emisión de motores diésel de baja cilindrada operando con mezclas de biodiésel de aceite de alga

Abstract

Contexto: La inminente preocupación en torno a la emisión de gases de efecto invernadero asociada a los motores de combustión interna ha motivado a la industria y la academia a proponer soluciones confiables para mitigar los efectos adversos de las maquinas térmicas. La sustitución parcial de combustible es una diversa, conveniente y prometedora tecnología que puede contribuir a minimizar los niveles de emisión. Método: El estudio incorporó un montaje para pruebas experimentales de un motor diésel de baja cilindrada que permite controlar las condiciones de operación para evaluar el desempeño térmico, de consumo de combustible y de niveles de emisión. Se produjo una mezcla biodiésel de aceite de alga a un porcentaje de substitución del 5 % (AB5) y 15 % (AB15) a través de una técnica de transesterificación. La evaluación de desempeño se centró en el impacto de la relación de compresión variable y el margen de torque del motor. Resultados: La implementación del aceite de alga como mezcla biodiésel redujo los niveles de emisión del CO, CO2 y HC en un 40-95 % en comparación con la operación autónoma de diésel comercial. En contraste, se incrementaron las emisiones de NOx en una proporción razonable (<45%). Se pudo obtener una minimización adicional de las emisiones de CO y HC al incrementar la relación de compresión, pero las emisiones de CO2 y NOx fueron negativamente afectadas. Adicionalmente, al aumentar la relación de compresión se incrementó la presión durante la combustión, lo cual mejoró el consumo de combustible y el desempeño térmico. Contrariamente, un mayor contenido de aceite de alga en la mezcla biodiesel redujo la presión dentro del cilindro, lo que aumentó el consumo de combustible y redujo el desempeño térmico. Conclusiones: En conclusión, la implementación de biodiésel demostró ser una herramienta robusta para mitigar en gran medida las emisiones globales del motor. Los resultados negativos en cuanto a desempeño térmico y consumo de combustible son consecuencia de la alta densidad y la menor capacidad calorífica. Sin embargo, esto puede ser parcialmente contrarrestado al incrementar la relación de compresión del motor. La exploración del hidrógeno e hydroxy es alta recomendada para contribuir a mejorar el desempeño global de las tecnologías de sustitución parcial de combustible.