A Study on the Performance and Emission Characteristics of a Diesel Engine Operated with Ternary Higher Alcohol Biofuel Blends

Un estudio sobre las características de rendimiento y emisión de un motor diésel operado con mezclas ternarias de biocombustible de alcohol superior

Este estudio se centró experimentalmente en la evaluación de la utilización de un biocombustible de mayor graduación alcohólica con combustible diesel en un motor de encendido por compresión. Para ello, se utilizaron dos mezclas ternarias diferentes de biocombustible de alcohol superior con distintos porcentajes en volumen, a saber, DA5 (85% de gasóleo + 5% de butanol + 5% de pentanol + 5% de hexanol) y DA10 (70% de gasóleo + 10% de butanol + 10% de pentanol + 10% de hexanol). Los resultados de rendimiento y emisiones se compararon con el combustible diésel estándar de referencia. Los experimentos revelaron que los valores de potencia de frenado (PB) del motor se reducían debido al menor poder calorífico de los alcoholes. Además, este fenómeno provocó un aumento de los niveles de consumo específico de combustible en la frenada (BSFC), lo que se tradujo en un mayor consumo de combustible para obtener la potencia unitaria. En cuanto a las emisiones, el monóxido de carbono (CO) se redujo como consecuencia del contenido adicional de oxígeno de los alcoholes, que provocó una mayor oxidación del CO con el oxígeno. Los resultados relativos a las emisiones no deseadas de óxidos de nitrógeno (NOx) también fueron atractivos en función del alcohol utilizado. Se obtuvieron reducciones considerables con las mezclas de alcohol en comparación con el gasóleo, lo que puede explicarse por la reducción de las temperaturas de combustión en el cilindro, dado el mayor calor latente en la evaporación de los alcoholes.

1. INTRODUCCIÓN​

Los motores diésel se utilizan ampliamente debido a sus diversas ventajas en comparación con los motores de gasolina. La naturaleza altamente eficiente, duradera y confiable de los motores diésel los hace más atractivos y preferibles (Kumar et al., 2020). Varios sectores como el transporte, la agricultura y la generación de energía necesitan este tipo de motor debido a sus características superiores. Los motores diésel han sido propulsados ​​convencionalmente con combustibles fósiles desde su invención, aunque ha habido algunos intentos de utilizar combustibles alternativos. Lamentablemente, los combustibles fósiles se han enfrentado a la escasez de la realidad desde finales de los años 1970 y principios de los 1980 (Tüccar et al., 2014). Por lo tanto, actualmente los científicos están realizando esfuerzos para reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Los alcoholes son una de las alternativas más impresionantes, ya que se pueden utilizar directamente como aditivo en los motores. La producción de alcoholes se logra biológicamente mediante fermentación, que es un método rentable y respetuoso con el medio ambiente (Yesilyurt, 2020). Por otro lado, no es necesario modificar el motor cuando se utilizan alcoholes como combustible principal o aditivo de combustible (Çelebi y Aydın, 2019). El metanol (CH3OH) y el etanol (C2H5OH) se consideran alcoholes inferiores y los investigadores los han estudiado ampliamente en experimentos con motores.