Estudio de los efectos de las propiedades físicas de las mezclas binarias diésel-biodiesel sobre las características del chorro de combustible líquido - Guevara Romero, Fernando (2019)
Una de las principales fuentes de emisiones contaminantes que provocan el efecto invernadero en nuestro planeta, es la quema de combustibles fósiles por parte del sector del transporte, más específicamente, los motores de combustión interna (MCI). En respuesta a este panorama, se buscan fuentes de energía alternativa con el propósito de disminuir dichas emisiones y dejar un poco de lado la dependencia del combustible fósil. Una de las alternativas para la reducción de emisiones contaminantes en los motores Diésel es el uso del biodiesel, ya que es un combustible que produce energía eficiente y limpia además de ser renovable ya que se puede obtener de plantas, semillas, grasas animales y de aceites vegetales nuevos o usados. El biodiesel tiene bajas emisiones de hollín debido a su alto número de cetano. Otra de las técnicas utilizadas para la reducción de emisiones contaminantes (NOx) son las estrategias de inyección múltiple, las cuales consisten en introducir múltiples inyecciones de combustible dentro del periodo de tiempo que dura un evento de inyección. Por tal motivo en el presente trabajo se utilizaran diferentes mezclas binarias diésel-biodiesel (i.e. B05, B10 y B20), además del diésel de referencia, con el objetivo de poder ver el impacto de las propiedades físicas de las mezclas binarias en el proceso de mezcla, específicamente, en los parámetros macroscópicos como los son el ´área, el ´Angulo y la penetración, bajo una inyección simple y bajo la estrategia de inyección piloto. Para alcanzar el objetivo anteriormente descrito, primero se caracterizaron los combustible objeto de estudio, es decir, se determinaron las principales propiedades físicas que influyen sobre los parámetros macroscópicos (i.e. densidad, viscosidad y tensión superficial). Seguidamente se inyectaron los combustibles en la maqueta de visualización a volumen constante; el evento de inyección fue grabado con una cámara de alta resolución, para posteriormente procesar las imágenes mediante un código propio en Matlab. Para estudiar la influencia de las propiedades físicas de las mezclas binarias diésel-biodiesel, bajo una inyección simple, las condiciones de operación fueron tres diferentes niveles de Piral, 500, 800, y 1300 bar, y tres niveles de Pback, 40, 50, y 60 bar, respectivamente. El tiempo de energización del inyector fue de 1.5 ms. Los resultados obtenidos fueron que a mayor densidad del combustible, mayores son sus niveles de penetración, conforme aumenta la viscosidad y tensión superficial los valores de ´ángulo y ´área van disminuyendo, afectando negativamente el proceso de mezcla. Al comparar de manera global las diferentes mezclas binarias, se observó que bajo un nivel de Prail de 1300 bar, y un nivel de Pback de 60 bar la mezcla binaria B10 tiene un proceso de mezcla similar al del diésel. Posteriormente, para estudiar la influencia de las propiedades físicas de las mezclas binarias diésel-biodiesel, bajo una estrategia de inyección piloto, primero se analizó la influencia de la propia inyección piloto sobre el diésel, bajo un nivel de Prail de 1300 bar, un nivel de Pback de 60 bar y tres diferentes niveles de dwell time, 1.5, 2.0 y 3.5 ms respectivamente. Seguidamente, bajo estas mismas condiciones de operación, se analizó la mezcla binaria B10. Cabe mencionar que la mezcla binaria B10 se seleccionó porque fue la que se comportó de manera similar al diésel, bajo estas condiciones de operación en una inyección simple. Los resultados que se obtuvieron fueron que para un dwell time de 1.5 ms, la inyección piloto influye negativamente sobre la principal, debido a que genera mayores valores de penetración en la inyección principal, tanto para el diésel, como para la mezcla binaria B10, afectando de manera negativa el proceso de mezcla. Mientras que para los dwell time de 2.0 y 3.5 ms, la inyección va dejando de tener influencia sobre la principal, para los dos combustibles objeto de estudio.