Metodologa-de-la-adaptacion-de-un-motor-diesel-para-que-opere-con-una-mezcla-de-gas-de-sntesis-y-gasoleo-diesel-como-combustible

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15/7/2022

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA
ENERGÍA – SISTEMAS ENERGÉTICOS

Metodología de la adaptación de un motor Diésel para que utilice
una mezcla de gas de síntesis y gasóleo (diésel) como combustible

TESIS
QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE:

MAESTRO EN INGENIERÍA

PRESENTA:

Diego Arturo Palafox Garduño

TUTOR PRINCIPAL

Javier Eduardo Aguillón Martínez..

CIUDAD UNIVERSITARIA, CIUDAD DE MÉXICO. OCTUBRE 2018

Margarita
Texto escrito a máquina
Instituto de Ingeniería
Margarita
Texto escrito a máquina
Margarita
Texto escrito a máquina
Margarita
Texto escrito a máquina
Margarita
Texto escrito a máquina
Margarita
Texto escrito a máquina

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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro,
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el
respectivo titular de los Derechos de Autor.

Jurado Asignado
Presidente: Dr. Fernández Zayas José Luis
Secretario: Dr. Islas Samperio Jorge Marcial
1er Vocal: Dr. Aguillón Martínez Javier Eduardo
2do Vocal: Dr. González Oropeza Rogelio
3er Vocal: Dr. Arroyo Cabañas Fernando Gabriel

Lugar donde se realizó la tesis:
Instituto de Ingeniería, UNAM

Tutor de Tesis
Dr. Javier Eduardo Aguillón Martínez

________________________________

AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Nacional Autónoma de México, por abrirme sus puertas una
vez más y permitirme continuar formándome como ingeniero y como ser
humano.
A mi asesor, Dr. Javier Eduardo Aguillón Martínez, por ayudarme y guiarme
durante la realización de este proyecto.
A los miembros de mi jurado, los Doctores Jorge Islas Samperio, José Luis
Fernández Zayas, Rogelio González Oropeza y Gabriel Arroyo Cabañas, por
dedicar su tiempo a la revisión de este trabajo y ayudarme a mejorarlo.
Al Maestro en Ingeniería Argemiro Palencia por todas sus contribuciones en el
trabajo y por apoyarme cada que lo necesité.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por la beca otorgada para mi
formación como Maestro y la realización del presente trabajo.
Muchas gracias.

DEDICATORIA
A mis padres, Miguel y Ángeles, por haberme educado, cuidado y dado todo
por mi hermano y por mí. Porque todo lo que soy y seré es y será siempre
gracias a la formación que me dieron.
A mi hermano, Alan, porque bien o mal, más bien que mal, somos hermanos y
hemos pasado grandes historias juntos, y estoy seguro que tendremos
muchas más. Por las grandes pláticas de la vida y la ciencia y sobre todo, por
compartir conmigo la vida.
A mis primos, Andy, Monse, César y Karen, por todas las aventuras vividas,
las peleas, los buenos momentos y sobre todo las risas. Siempre los llevaré
en mi mente a donde quiera que vaya.
A Vianney Fernández, por todo lo que hemos vivido juntos, por apoyarme y
quererme y aguantarme durante tanto tiempo, y sé que seguiremos juntos por
mucho tiempo más.
A mis amigos, Gerardo, Martín, Sofía, Amadeo, Fernando y Marlene, que
aunque ya no nos vemos mucho sigo teniendo presente todo lo que vivimos
juntos.
A mis amigos de la Universidad, Esteban, Sergio, Axel, Mirna, Ivonne,
Fernanda, Karla, Eric, Jorge, Ángel, Ana, Paulina y Wadia, por haberme
brindado tantos buenos momentos, aprendizajes y risas.
A la vida, que si bien no ha sido tan la más tormentosa, tampoco ha sido la
más fácil, y gracias a los desafíos que me ha puesto, he aprendido a trabajar y
a esforzarme, y hoy soy consciente que no son nuestros orígenes los que nos
limitan, sino la determinación con la que seguimos nuestros objetivos.

Nomenclatura
IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change
PIB Producto Interno Bruto
GEI Gases de Efecto Invernadero
CO2 Dióxido de Carbono
CH4 Metano
O2 Oxígeno
H2O Agua
CO Monóxido de Carbono
H2 Hidrógeno
PJ Petajoules
H Entalpía
h Entalpia molar (J/mol) o específica (J/kg)
P Presión
T Temperatura
V Volumen
n Cantidad de sustancia (mol)
a Parámetro de fuerzas de atracción o repulsión de la ecuación de
Estado de Van der Waals
b Volumen mínimo de las moléculas para la ecuación de estado de
Van der Waals
Cp Capacidad calorífica específica a presión constante
Cv Capacidad calorífica específica a volumen constante
R Constante universal de los gases
UNAM Universidad Nacional Autónoma de México
°C Grados centígrados
K Grados Kelvin
kWh Kilowatt hora, unidad de medida de la energía.
RPM Revoluciones por minuto
kW kilowatt, unidad de medida de la energía.
sfc Specific fuel consumption, o consumo específico de combustible
W Trabajo
Q Calor
 Eficiencia térmica
D Diámetro o calibre del cilindro
L Carrera del motor
m Masa
y Fracción molar
x Fracción masa
@ Indica alguna condición constante durante un proceso
s Segundo
mCp Capacidad específica promedio de una mezcla
0
Rh Entalpía de reacción estándar
0
fh Entalpía de formación estándar
 Coeficiente estequiométrico
 Avance de reacción
k Exponente Politrópico
r Radio de compresión
U Energía interna
u Energía interna molar o específica
WT Trabajo hecho por el turbo compresor
WC Trabajo de compresión
WE1 Trabajo hecho por la primera expansión
WE2 Trabajo hecho por la segunda expansión
QR Calor rechazado por los gases a la atmósfera
RH Entalpía de reacción
RU Energía interna de reacción
T
RE Energía total de reacción
p Potencia
M Masa molar
X Conversión de reactivos a productos
XV Conversión a volumen constante
XP Conversión a presión constante

ÍNDICE

RESUMEN ................................................................................................................................. 1
1.- INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 2
1.1 OBJETIVO .............................................................................................................. 11
1.1.1. Objetivos particulares ......................................................................................... 11
1.2. HIPOTÉSIS ................................................................................................................. 11
2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................................ 12
2.1. Motor Diesel ................................................................................................................ 12
2.1.1. Principales componentes de un Motor Diesel ................................................ 14
2.2. Ciclos de Potencia ...................................................................................................... 17
2.2.1. Ciclo Diesel .......................................................................................................... 18
2.2.2. Ciclo Otto .............................................................................................................. 19
2.2.3. Ciclo Dual ............................................................................................................. 19
2.3. El combustible diésel ................................................................................................. 22
2.4. Gas de síntesis o Syngas..........................................................................................
22
2.4.1. Ventajas de la gasificación ................................................................................ 24
2.5. Combustión y entalpía de reacción ......................................................................... 25
2.7. Balances de materia y energía ................................................................................. 28
2.8. Ecuaciones de Estado ............................................................................................... 29
3. ASPEN ................................................................................................................................ 32
4. METODOLOGÍA ................................................................................................................ 41
4.1. Cálculo de las cantidades de combustibles y aire necesarios para el proceso 44
4.2. Cantidades de gas de síntesis y diésel con las que puede operar el motor ..... 50
4.2.1. Propuesta 1 en ASPEN ...................................................................................... 55
4.2.2. Propuesta 2 en ASPEN ...................................................................................... 64
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS ........................................................................................... 65
5.1. Resultados obtenidos de la propuesta 1 ................................................................ 69
5.1.1. Ciclo mixto de Sabathé para el motor sin turbocompresor alimentando el
10% del diésel alimentado originalmente ................................................................... 74
5.1.2. Análisis de sensibilidad del ciclo mixto de Sabathé ....................................... 76
5.1.3. Comparación del motor usando gas de síntesis y diésel con el motor
original (el que sólo utiliza diésel) ................................................................................ 80
5.2. Resultados obtenidos de la propuesta 2 ................................................................ 83
5.3. Comparación de la propuesta 1 con la propuesta 2 y con el motor original ..... 86
6. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 91
7. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................. 93
RESUMEN

RESUMEN
El objetivo del presente trabajo es el de crear una metodología que
permita estimar las cantidades de gas de síntesis y de diésel que deben
mezclarse para poner en funcionamiento un motor de encendido por
compresión, es decir, convertirlo en un motor dual.
La metodología se basa en tres aspectos fundamentales; conocer cada
una de las características del motor que desea modificarse, como el calibre, la
carrera, el radio de compresión y sus curvas de desempeño, conocer el gas
combustible que se va a utilizar, el dato principal que se necesita es su
composición. Determinar una molécula que represente al diésel en el proceso
y la cantidad de diésel que se desea utilizar.
Cuando el radio de compresión es muy elevado se corre el peligro de
que el gas estalle por el efecto de la compresión, generando dos propuestas.
La propuesta 1 considera que la mezcla puede incendiarse por efecto de la
compresión, por lo que se utiliza una cantidad pequeña de gas de síntesis y
no se requiere usar un turbocompresor. La propuesta 2 considera que el gas
de síntesis en la mezcla gaseosa está demasiado diluida, por lo que esta no
se incendiará hasta que sea inyectado el diésel, razón por la cual es posible
alimentar mucho más gas de síntesis al cilindro.
Finalmente se utiliza el software ASPEN para modelar toda la
operación del motor y poder calcular el desempeño de éste cuando usa la
mezcla de combustibles con las propuestas 1 y 2. El motor se modela usando
el modelo del ciclo mixto de Sabathé, que a su vez puede adaptarse para
representar al ciclo Otto y al ciclo Diesel. Con la ayuda de ASPEN es posible
conocer la potencia y la eficiencia del motor, así como cada una de las
propiedades de la mezcla gaseosa en cada uno de los procesos.

RESUMEN

1.- INTRODUCCIÓN
En la actualidad, un tema que apremia a la humanidad con mayor
intensidad día a día es la satisfacción de la demanda energética de cada
población en el mundo. Aunque es cierto que no todas las poblaciones en el
planeta consumen la misma cantidad de energía, ni usan las mismas fuentes
para generar energía, la humanidad requiere grandes cantidades de ésta para
existir de la manera en la que lo hace.
El estilo de vida actual, y al cual todo el mundo aspira, tiene un alto
costo energético, vivir con estufas de gas, calentadores de agua, servicios
eléctricos de calefacción, iluminación, transporte, entretenimiento, además de
poseer uno o más automóviles particulares, son sólo algunos de los más
comunes usos de la energía en la actualidad. Y es que al momento de realizar
todas las actividades cotidianas apenas y se es consciente de que éstas son
llevadas a cabo gracias a la energía, y mucho menos probable aún es pensar
en el origen de toda esa energía consumida y de las consecuencias de usarla.
A pesar de que la producción de energías limpias y renovables se ha
incrementado recientemente, a nivel mundial, aún cerca del 80% de la energía
total producida en el mundo es de origen fósil, y tan sólo cerca del 20%
proviene de alguna otra fuente como lo son; plantas hidroeléctricas, plantas
nucleoeléctricas, energías renovables, una gran variedad de biocombustibles,
entre otras (1). La figura 1.1 muestra la demanda de la energía hace 50 años
y la demanda en los años cercanos.
RESUMEN

Figura 1.1. Abastecimiento total de la energía primaria en el mundo. Donde MTOE es
mega toneladas de crudo efectivo, lo que estandariza a toda la energía en unidades de crudo
(International Energy Agency, 2016) (2).
La demanda energética está en función del progreso de las
poblaciones, de sus capacidades para auto sustentarse y para desarrollar
nuevas tecnologías y conocimientos, sin embargo, también depende de la
población, y el pronóstico es que para el año 2050 el mundo tendrá más de
9000 millones de habitantes (1), lo que impone la urgente necesidad de
satisfacer las necesidades de servicios de más pobladores en este planeta. Lo
que claramente se verá reflejado en la cantidad de energía consumida para
lograr tal cometido.
A pesar de esto, el reto no estriba en la mera satisfacción de la
demanda de energía, ya que está documentado que existe aún una gran
cantidad de crudo por explotar, y para reforzar esto, hay prospecciones de
que aún quedan muchos yacimientos y minas por descubrir (3). El verdadero
reto se encuentra en encontrar la manera de satisfacer la demanda energética
de una manera limpia y eficiente, ya que es el uso excesivo de los
combustibles fósiles para obtener energía lo que ha generado el problema
conocido como el calentamiento global.
RESUMEN

A lo largo de la historia del planeta Tierra han existido diferentes eras
geológicas, determinadas por sus características de clima, composición de la
atmósfera y biósfera. Los cambios de estas características en la tierra han
transcurrido durante procesos paulatinos y naturales, pero es hasta 150 años
atrás que se empezó a observar un fenómeno anormal, la temperatura de la
tierra estaba en aumento.
En la atmósfera terrestre existen muchas especies químicas, pero
predominan el nitrógeno (79%) y el oxígeno (20%); el 1% restante
corresponde a dióxido de carbono, argón, hidrógeno y helio, entre otros. Ésta
es una composición constante, o lo era hasta el siglo XX, en el que la
concentración de CO2 en la atmósfera se incrementó de 280 ppm hasta
387ppm A su vez, la temperatura media de la tierra se ha incrementado
0.74°C de 1905 a 2005, y se prevé que para 2055 la temperatura
media se
incremente en 4°C (4).
Estos dos fenómenos no están aislados, ya que el CO2 es una
molécula que tiene la capacidad de absorber energía infrarroja, lo que sucede
en la secuencia siguiente.
La energía proveniente del sol es de carácter radiactiva, de alta
frecuencia, y no es absorbida por los gases de la atmósfera, salvo por una
fracción (cerca del 30%) que es reflejada a manera de espejo hacia el
espacio, este fenómeno se conoce como albedo, sólo el 20% de la energía
solar es retenida por la atmósfera y el otro 50% llega hasta la tierra. La
energía que entra a la superficie terrestre es absorbida por la tierra, que al
calentarse emite calor en forma de radiación de baja energía, infrarroja, esta
energía viaja a una frecuencia a la que ciertos gases pueden absorberla, y a
los gases capaces de absorberla se les llama gases de efecto invernadero
(GEI), tales como el CO2, el metano (CH4), el óxido nitroso (N2O) y el vapor de
agua, evitando así que esa energía sea disipada hacia el espacio nuevamente
(5).
RESUMEN

Entonces, al efecto de retener el calor que emite la superficie terrestre
en la atmósfera se le conoce como efecto invernadero, provocando el
calentamiento global. La figura 1.2 muestra gráficamente el incremento del
dióxido de carbono en la atmósfera en los años recientes.

Figura 1.2. Giga toneladas de CO2 liberadas a la atmósfera debido al uso de
combustibles fósiles (Key CO2 emissions trends, 2016) (6).
Este cambio de composición en la atmósfera, aunque parece pequeño,
está dando lugar a un cambio climático global, y la IPCC (Grupo
Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático) ha afirmado que
su origen está en la actividad humana con una certidumbre científica mayor al
90% (4).
La consecuencia de este fenómeno, más allá de la obviedad del
aumento de temperatura, es una mayor cantidad de agua circulando en la
atmósfera, debido al calentamiento de ésta, provocando deshielos en todo el
mundo, principalmente en el polo norte, y de seguir así podrían perderse miles
de kilómetros de costas y de territorios a lo largo del planeta, causaría además
desabasto de agua en ciertas regiones del mundo, mientras que en otras
podría haber inundaciones.
RESUMEN

Otro grave problema es el económico, ya que la mayoría de las zonas
de cultivo se verían afectadas, ganado, plagas y enfermedades entre otras
circunstancias biológicas verían alterados sus ciclos normales de vida. Según
un estudio sobre la economía del cambio climático elaborado para el gobierno
británico, si se incrementa la temperatura media de la atmósfera 5°C sobre la
temperatura media conduciría a una pérdida mínima equivalente a 5% del PIB
(Producto Interno Bruto) mundial anual. Lo que tendría impactos económicos
más graves que los producidos por la crisis de 1929 y las dos guerras
mundiales en conjunto, afectando de manera desproporcionada a las zonas
rurales (4). Éste es sin duda, el problema más grande con el que tendrá que
enfrentarse la humanidad hasta el día de hoy.
Según un estudio realizado de la liberación de gases de efecto
invernadero la proporción de gases liberados a la atmósfera debido a la
generación de energía es mayor que cualquier otra actividad humana (6),
como lo muestra la figura 1.3, además, del total de gases de efecto
invernadero el 90% corresponde al CO2, el 9% al metano y el 1% a todos los
demás gases de efecto invernadero.

Figura 1.3. Del total de los gases de efecto invernadero (GEI) a nivel mundial, la mayor
parte es a causa de la producción de energía (Key CO2 emissions trends, 2016) (6).
A pesar de que el panorama hacia el futuro no parece ser alentador,
aún no es tarde para comenzar a buscar las alternativas que pueden salvar al
planeta y a sus habitantes. La búsqueda por nuevas fuentes de energía día a
RESUMEN

día se hace más exhaustiva y con el paso de los años las tecnologías mejoran
en gran medida para crear equipos más eficientes de todo tipo, desde
electrodomésticos, iluminación, maquinaria de construcción, aparatos
electrónicos, motores de combustión interna, hasta los más sofisticados
procesos industriales, para lograr disminuir el cambio climático.
La era del petróleo no se terminará por el agotamiento de este recurso,
sino por la necesidad de un cambio en el modo de obtener energía. Hay
varias alternativas para reducir las emisiones de GEI como lo son;
 La generación de energías “limpias”, por así decirlo, como la eólica, la
solar, sustituir carbón por gas natural en las plantas termoeléctricas,
energía nuclear y las plantas hidroeléctricas, entre otras.
 Generar un transporte eficiente, lo que significa dar preferencia a los
medios de transporte masivos, así como disminuir los viajes a larga
distancia. Sin embargo, también cabe la posibilidad de mejorar los
motores de combustión interna para lograr este cometido.
 Dar un mejor tratamiento a los residuos domésticos.
 En el área de la agricultura hay grandes oportunidades de mejora,
cambiando alimentos de ganado, uso adecuado de fertilizantes y evitar
la quema de residuos vegetales de los campos de cultivo.
Debido a este problema, en el presente trabajo se plantea la posibilidad
de aprovechar un gas combustible conocido como gas de síntesis, que
puede ser obtenido por medio de la gasificación de biomasa como desechos
de la agricultura, jardinería y cualquier tipo de desecho orgánico, dicho gas se
compone principalmente de monóxido de carbono (CO), metano (CH4),
hidrógeno (H2), dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2). El gas de síntesis
puede quemarse dentro de un motor diésel o turbinas de gas para obtener
energía.
De acuerdo con la figura 1.3, hay una gran cantidad de emisiones de
gases de efecto invernadero producidos en agricultura y otras actividades,
RESUMEN

éstas representan el 25% del total, es decir, hay una gran cantidad de
materiales que están generando CO2 y CH4.
Un informe de la SEMARNAT (7) señala que en México se generan
cerca de 50 millones de toneladas de basura al año y que de esos desechos
más del 50% son de origen orgánico, capaces de biodegradarse y generar
gases de efecto invernadero como se muestra en la figura 1.4.

Figura 1.4. Clasificación de los residuos generados en el país anualmente (SEMARNAT,
2014) (7).
Como se observa en la figura 1.4, la cantidad de desechos orgánicos
es enorme, lo que representa un gran potencial para generar energía en
diversas formas (motriz, calor o eléctrica). Estos desechos producen gases de
efecto invernadero debido a su descomposición, sin haber sido aprovechada
de ninguna forma.
Por otra parte, en México, en el año 2016, fueron consumidos 2484.5
PJ de energía por el sector transporte, de los cuales el 26% provino del
combustible diésel, y de la energía obtenida del diésel, poco más del 90% fue
utilizada para el autotransporte (8), como se muestra en la figura 1.5.
RESUMEN

Figura 1.5. Proporción de la demanda de combustibles fósiles en México para la
generación de energía y proporción de la demanda de diésel por sector (Elaboración
propia).
Por lo tanto, la propuesta de este trabajo de usar gas de síntesis como
combustible sustituto del diésel puede atender cada uno de los puntos
mencionados anteriormente para reducir las emisiones de GEI. En primera
instancia, se tiene que dar preferencia al transporte terrestre masivo, y el
diésel es el combustible más usado por ese tipo de transporte. Además, al
quemarlo no libera contaminantes a diferencia de los combustibles fósiles, y al
RESUMEN

ser obtenido a partir de residuos orgánicos vegetales, el quemar este gas
genera una tasa menor de producción de CO2, pues las plantas y vegetales
consumen CO2 para vivir, por lo que es considerado como una fuente de
energía limpia y renovable. Finalmente, el uso
de este gas propone el
aprovechamiento de recursos que en otras circunstancias son considerados
como desechos que, al descomponerse, también generan GEI, o incluso,
suelen ser quemados desperdiciando así su potencial energético.
Por otra parte, hay un gran campo de investigación acerca del uso de
los gases combustibles en motores de combustión interna, buscando la
adaptación de dichos dispositivos para que operen con un combustible
gaseoso y diésel, estos motores pueden variar la proporción de ambos
combustibles en función de condiciones externas, como la disposición de
combustibles o el requerimiento de energía (9). A los motores que operan de
esta manera se les conoce como motores Duales.
Una vez mostrada toda la problemática es posible declarar lo que se
pretende con el presente trabajo, además de establecer la hipótesis en la que
se basa, para comenzar la búsqueda de los factores que permitirán utilizar un
motor Diesel con una menor cantidad de gasóleo y sustituirlo con gas de
síntesis.

OBJETIVO

1.1 OBJETIVO
Crear una metodología para la estimación de las cantidades de gas de
síntesis y de combustible diésel que, en conjunto, puedan usarse como una
mezcla combustible para el funcionamiento óptimo de un motor Diesel
adaptado como un motor Dual, partiendo de las propiedades físicoquímicas
del gas de síntesis y de las características del motor utilizando el software
ASPEN para modelar el proceso.
1.1.1. Objetivos particulares
 Determinar el poder calorífico de cada una de las mezclas de gas de
síntesis y Diesel.
 Analizar el proceso con tres modelos de ciclos de potencia de gas; con
el ciclo Otto, con el ciclo Diesel y con el ciclo Dual, de manera que se
hagan comparaciones y se determine cuál modelo y bajo qué
condiciones representa mejor al proceso.
1.2. HIPOTÉSIS
Al utilizar gas de síntesis en un motor Diesel no es necesario hacer
grandes alteraciones mecánicas al motor, puesto que, controlando las
cantidades de combustibles y de aire alimentados, es posible manipular la
potencia y la eficiencia del proceso.
MARCO TEÓRICO

2. MARCO TEÓRICO
2.1. Motor Diesel
Los motores de combustión interna son máquinas diseñadas para
generar potencia partiendo de la combustión de combustibles de alta densidad
energética, utilizando máquinas reciprocantes. Los motores se clasifican en
motores de encendido por chispa o en motores de encendido por compresión,
dependiendo del modo en que inicie el proceso de combustión en el motor.
Las máquinas reciprocantes consisten en un cilindro y un émbolo,
llamado pistón. En estas máquinas el pistón sube y baja desde el punto
máximo al que llega el pistón, llamado punto muerto superior (PMS), al punto
más bajo que alcanza el pistón, conocido como el punto muerto inferior (PMI),
la distancia entre estos dos puntos es la carrera del cilindro, y al diámetro de
los cilindros es conocido como el calibre. La figura 2.2.1 muestra esta
máquina:

Figura 2.1.1. Esquema de una máquina reciprocante (10).
Los motores de combustión interna, ya sean de encendido por
compresión o por chispa, funcionan de la siguiente manera:
1. El pistón baja hasta el punto muerto inferior al abrirse la válvula de
admisión, de manera que entra aire al cilindro. El pistón está conectado
a una biela que hace girar un cigüeñal cada que el pistón sube y baja.
MARCO TEÓRICO

2. El pistón sube debido a la inercia del movimiento del cigüeñal,
comprimiendo el aire y calentándolo a causa de la compresión. La
compresión se detiene cuando el pistón llega al punto muerto superior.
3. En este punto se inyecta el combustible diésel por una válvula que lo
rocía en el interior del cilindro, el combustible se quema debido a la alta
temperatura dentro del cilindro, o por efecto de la chispa causada por
una bujía, dependiendo del motor.
4. Los gases se expanden debido a la energía liberada por la combustión,
calentando la mezcla gaseosa, y el pistón baja hasta el punto muerto
inferior.
5. La válvula de escape se abre cuando el pistón sube nuevamente y
empuja a los gases fuera del cilindro, terminando así el proceso.

Figura 2.1.2. Funcionamiento de una máquina reciprocante usando el ciclo diésel para
generar potencia. (11)
En la figura 2.1.2 se muestra el funcionamiento de un motor Diesl de 4
pasos, al subir y bajar el pistón durante el proceso, se genera movimiento en
el cigüeñal, el cual está conectado a un sistema de distribución que aprovecha
ese trabajo producido, moviendo los automóviles o generando potencia
eléctrica.
MARCO TEÓRICO

El motor Diesel es un motor de encendido por compresión, debido a
que el combustible diésel, también conocido como gasóleo, tiene una
temperatura de auto-ignición baja, tal que cuando es alimentado al cilindro se
incendia de inmediato, debido a que la compresión en estos motores es muy
alta, y esto ocasiona que la temperatura se eleve demasiado también.
2.1.1. Principales componentes de un Motor Diesel
La parte externa del motor es un armazón que tiene como función
alojar, sostener y proteger a otros elementos, éstos son conocidos como
elementos fijos (12). La figura 2.1.1.1 contiene un esquema de la parte
externa del motor.
Elementos fijos:
 Tapa de balancines
 Culata
 Bloque motor
 Cárter

Figura 2.1.1.1. Conjunto externo del motor (12).
El bloque
Dependiendo de la forma, disposición y características del bloque,
existen motores con cilindros en línea y en “V”, cuyo número de cilindros es
MARCO TEÓRICO

variable en función de las necesidades para las que se construye el motor. En
su interior están los cilindros y sobre estos se desplazan los pistones. Por la
parte superior del bloque se encuentra la culata, ambos forman la denominada
cámara de compresión, donde se desarrollan las diferentes fases del
funcionamiento del motor. Alrededor de los cilindros, por su parte exterior, y a
través de determinadas oquedades en la culata, se hace circular el líquido
refrigerante.
La culata
Se encuentra en la parte superior del bloque, posee todo tipo de
cavidades que la convierten en el soporte del resto del motor como los
elementos de distribución, los colectores de admisión y escape, inyectores y
calentadores. La unión de la culata con el bloque está sellada con una junta o
empaque para hermetizar el envase que forma el bloque.
El cárter
Está situado en la parte inferior del bloque y es el contenedor del aceite
de lubricación del motor. También sirve de cierre del motor por su parte
inferior y en la zona más baja lleva un tapón de vaciado del aceite. Para evitar
las fugas de aceite al exterior se coloca entre el cárter y el bloque una junta
para sellar por completo al bloque.
La tapa de balancines
Está situada encima de la culata y sirve para tapar los mecanismos de
la distribución que van en la culata. Cierra el motor por la parte superior, lleva
el tapón de llenado de aceite y entre la tapa y la culata se coloca una junta
para evitar las fugas al exterior.
Todos los elementos del motor que se encargan de la conversión de la
energía calorífica en energía mecánica se llaman elementos móviles. La figura
2.1.1.2 contiene un esquema de los elementos móviles de un motor.
MARCO TEÓRICO

Elementos móviles:
 Pistones
 Bielas
 Cigüeñal
 Volante de inercia
 Mecanismo de distribución

Figura 2.1.1.2. Elementos móviles del motor (13).
El pistón
Se encuentra en el interior del cilindro y está unido a una biela. Recibe
la fuerza de la expansión de los gases que lo obliga a desplazarse por el
cilindro, en un movimiento lineal alternativo. Para poder desplazarse, el
diámetro es algo menor que el del cilindro y para evitar la posible fuga de
gases se utilizan los segmentos
La biela
Está colocada entre el pistón y el cigüeñal y transmite
a éste el
movimiento del pistón. Junto con el cigüeñal transforman el movimiento lineal
del pistón en movimiento circular del cigüeñal.
El cigüeñal
MARCO TEÓRICO

Es el eje motor que gira impulsado por la expansión de los gases que
se produce en la cámara de compresión, y transmite ese giro y la fuerza
motriz generada al sistema de transmisión y de éste a las ruedas.
Volante de inercia
Va acoplado a un extremo del cigüeñal. Por su cara externa se coloca
el mecanismo de embrague al que se acopla o se desacopla a voluntad del
conductor a través del pedal de embrague. En su periferia lleva una corona
dentada que sirve para que engrane el piñón de la puesta en marcha. En el
otro extremo del cigüeñal se encuentran los discos anti-vibradores para
reducir las torsiones del cigüeñal.

Figura 2.1.1.3. El cigüeñal convierte el movimiento lineal en movimiento rotatorio (13).
2.2. Ciclos de Potencia
Los motores de combustión interna pueden ser representados por
distintos modelos termodinámicos, en los cuales se asume un comportamiento
de los gases durante el proceso y a partir de esto se hace un cálculo de la
potencia que puede ser obtenida. En la literatura se encuentran como ciclos
ideales, esto es porque sólo consideran que hay aire dentro del cilindro y no
consideran la reacción de combustión y el cambio de composición de los
gases.
MARCO TEÓRICO

Estos ciclos modelan el proceso dividiéndolo en etapas, como se
presenta a continuación:
1. Admisión de aire al cilindro
2. Compresión adiabática del aire
3. Adición de calor al cilindro
4. Expansión adiabática de los gases
5. Liberación del calor de los gases
Los modelos relevantes para el presente trabajo se explicarán a
continuación, todos son realizados de manera adiabática y con compresiones
isentrópicas.
2.2.1. Ciclo Diesel
El ciclo Diesel es usado para modelar a los motores de encendido por
compresión, la característica de este ciclo es que la relación de compresión (r)
es muy elevada y que la adición de calor se lleva a cabo a presión constante.
La figura 2.2.1.1 presenta el diagrama que muestra cómo se representa la
operación de un motor con el ciclo Diesel.

Figura 2.2.1.1. Diagrama del ciclo ideal Diesel (10).
MARCO TEÓRICO

2.2.2. Ciclo Otto
Existen motores en los que la ignición del combustible no se da por la
compresión, sino que es iniciada por una chispa, como en los motores de
gasolina comunes. Estos motores son modelados con el ciclo Otto, el cual
considera las mismas etapas que el ciclo Diesel, sólo que en este caso la
adición del calor durante la combustión se efectúa a volumen constante, ésta
podría ser una diferencia simple, pero tiene gran valor al momento de obtener
la eficiencia y el calor total introducido al sistema.

Figura 2.2.2.1. Diagrama del ciclo ideal Otto (10).
Debido a la cualidad de su adición de calor a volumen constante los
radios de compresión del ciclo Otto son menores que los del ciclo Diesel,
dando como resultado eficiencias menores.
2.2.3. Ciclo Dual
Aunque los modelos presentados anteriormente presentan buenas
aproximaciones para modelar los motores, en la realidad la presión y el
volumen jamás son constantes durante el proceso. Después de la
compresión, al ser inyectado el combustible y comenzar la expansión, la
presión y el volumen se incrementan, el volumen sigue incrementándose
MARCO TEÓRICO

hasta que llega al volumen del cilindro. La figura 2.2.3.1 muestra el
comportamiento real de los gases dentro del cilindro.

Figura 2.2.3.1. Comportamiento real de los gases dentro de los cilindros en motores de
combustión interna. (14)
Sin embargo, con el fin de seguir representando al sistema con un
modelo termodinámico práctico, surge el Ciclo Dual (15) o Ciclo mixto de
Sabathé. Este ciclo es similar a los mostrados anteriormente, conserva los
mismos procesos y también considera sólo aire, pero en este caso el proceso
de adición de calor es partido en dos:
I. Adición de calor a volumen constante
II. Adición de calor a presión constante
Este ciclo busca representar mejor a la realidad mezclando los dos
ciclos: el ciclo Otto y el ciclo Diesel. Pero conservando el principio de que
todos los procesos suceden entre etapas de equilibrio y que suceden a
condiciones ideales.
MARCO TEÓRICO

Figura 2.2.3.2. Ciclo mixto de Sabathé en un diagrama presión-volumen, en donde parte
del calor es añadido a volumen constante y el resto a presión constante (16).
En la figura 2.2.3.2 se observa que al añadir parte del calor a volumen
constante y el resto a presión constante, éste se parece más al proceso real
que los ciclos Otto y Diesel, por lo que se supone que el ciclo Dual modelará
de mejor manera al proceso y que podrá predecir mejor los resultados de
operar un motor.
Estos ciclos son presentados porque son los modelos con los que será
representado el motor cuando se ocupe una mezcla de combustibles de gas
de síntesis y Diesel para obtener potencia. Por lo tanto, ahora es momento de
hablar los combustibles.
MARCO TEÓRICO

2.3. El combustible diésel
El combustible diésel o gasóleo es un líquido compuesto por diferentes
moléculas orgánicas, éstas pueden ser alifáticas o cíclicas con una cantidad
de átomos de carbono entre 10 y 20, el cual es obtenido por medio del
proceso de la destilación del petróleo.
Después de ser separado, el diésel pasa por un proceso de
hidrodesulfuración para garantizar que la cantidad de azufre contenida en el
combustible sea menor al límite máximo permisible. Además para poder
remover el azufre del gasóleo es necesario remover parte del nitrógeno
también, ya que éste envenena los sitios activos de los catalizadores de
hidrodesulfuración (17).
La característica más importante del combustible diésel es el número
de cetano, porque éste indica la capacidad del combustible para incendiarse
por el efecto de la compresión. En un motor se comprime aire, el cual se
calienta por la compresión y al inyectar el diésel este se quema debido a la
alta temperatura.
La escala del número de cetano va de 0-100, originalmente el 0
correspondía a la molécula α-metilnaftaleno, el cual no tiene buenas
cualidades para la auto-ignición, y el valor de 100 fue dado al n-hexadecano
(cetano), una molécula alifática de alcanos con muy buenas cualidades de
auto-ignición. Un combustible diésel debe tener un número de cetano arriba
de 51 para evitar golpeteo por mala combustión en el motor (18). El gasóleo
convencional tiene índices de cetano de entre 50 y 70.
2.4. Gas de síntesis o Syngas
El gas de síntesis o Syngas es una mezcla de gases que en su mayoría
está conformada por hidrógeno (H2), monóxido de carbono (CO), dióxido de
carbono (CO2), nitrógeno (N2) y metano (CH4) (aunque puede contener trazas
de otras sustancias) y es obtenido por medio de un proceso llamado
gasificación (19).
MARCO TEÓRICO

La gasificación es un proceso que involucra un conjunto de reacciones
químicas simultáneas que transforman sustancias orgánicas (moléculas de
carbono) en una mezcla de gases determinada, llamada gas de síntesis. En
general la gasificación involucra la reacción de carbón con vapor y aire a altas
temperaturas con el fin de producir el gas de síntesis que pueda proveer de
energía eléctrica y calor, también puede ser usado como materia prima para
producir sustancias químicas, combustibles líquidos o gaseosos como el
hidrógeno (20).
El gas de síntesis puede ser producido a través diferentes procesos,
tales como la gasificación de coque, de biomasa, reformado de vapor de
coque, y reciclando de desperdicios orgánicos (19).
Este gas también juega un papel importante en las plantas de potencia
estacionarias que usan la gasificación integrada de ciclo combinado, e incluso
podría sustituir al
gas natural en las turbinas de gas.
El gas de síntesis utilizado en este proyecto fue obtenido a través de un
proceso de gasificación de biomasa, por lo que se explica se explica
brevemente a continuación.
Desde un punto de vista general, la gasificación de biomasa es similar
a un proceso de combustión, pero con la cantidad de oxígeno limitada, es
decir, es una oxidación parcial de un combustible sólido (21) y se compone de
3 fases; secado, pirolisis y reacciones de gasificación. En procesos de una
etapa las tres fases se dan una después de la otra y los productos del secado
(agua) y de la pirolisis (pirolizado, condensados, alquitranes y agua de la
reacción) permanecen en el reactor hasta el final del proceso durante el cual
reaccionan los productos con el medio gasificante (22).
Una vez obtenido el gas de síntesis, éste debe ser limpiado de algunas
impurezas que aún pueda contener. Para la remoción de alquitranes los
métodos más empleados son el craqueo térmico, la limpieza mecánica por
MARCO TEÓRICO

medio de filtros, la limpieza húmeda con vapor de agua y el uso de
catalizadores.
La gasificación posee ciertas ventajas con respecto a la obtención de
gas natural de la biomasa por medio de la fermentación, principalmente.
 El gas producido es más versátil, pero se puede usar para los mismos
propósitos que el gas natural.
 Puede quemarse para producir calor, además puede utilizarse para
motores de combustión interna o turbinas de gas.
 Produce un gas relativamente libre de impurezas, por lo que causa
menores problemas de contaminación al quemarse.
2.4.1. Ventajas de la gasificación
Generalmente se hace la comparación de la combustión de biomasa
contra el proceso de gasificación evaluando diferentes parámetros. Ambos
procesos convierten moléculas de carbono en moléculas en estado gaseoso,
pero los gases de la gasificación, debido a que el proceso opera con una
menor cantidad de oxígeno, están menos oxidados, mientras que la
combustión opera con un exceso de oxígeno (23).
Desde el punto de vista ambientalista, la gasificación de biomasa ofrece
diversas ventajas sobre la combustión de combustibles fósiles. En primer
lugar, las emisiones de óxidos de azufre o de nitrógeno, causantes de la lluvia
ácida, son removidos del gas de síntesis debido al proceso de purificación, de
esta manera, si el gas de síntesis es quemado en una turbina de gas, o si es
quemado para generar energía eléctrica, los gases liberados a la atmósfera
contienen una muy baja concentración de óxidos de azufre o de nitrógeno.
Otra gran ventaja es que en la quema de gases de síntesis no se forma
furano ni dioxina (23), los cuales son moléculas tóxicas y cancerígenas. Estas
moléculas no se forman por las siguientes dos razones: la falta de oxígeno en
el ambiente reductor del gasificador previene la formación de cloruros del HCl
MARCO TEÓRICO

y limita la cloración de cualquier compuesto precursor en el gasificador, las
altas temperaturas de la gasificación destruyen a cualquier precursor de
furano y dioxina.
2.5. Combustión y entalpía de reacción
La combustión es una reacción química exotérmica que consiste en la
oxidación rápida de un componente de naturaleza orgánica, comúnmente.
Esta reacción química no está caracterizada del todo ya que el mecanismo de
reacción es muy complejo, sin embargo, se tienen caracterizadas las
reacciones de combustión en cuanto al balance de átomos se refiere, es decir,
se sabe que son las moléculas orgánicas las que reaccionan con el oxígeno y
que además se necesita un factor iniciador de la reacción: Energía (24).
El metano, el monóxido de carbono y el hidrógeno son moléculas que
reaccionan con el oxígeno, dando como resultado la reacción de combustión.
El elemento oxidante es el oxígeno, el cual se reducirá en el proceso, y el
hidrógeno es el elemento reductor que se oxida durante el proceso.
En las reacciones químicas, existe un fenómeno de liberación o de
absorción de energía al reacomodarse los electrones de los átomos, es decir,
al romper y formar enlaces. Esta energía puede ser conocida evaluando la
diferencia de las entalpías de los productos con las de los reactivos, a esta
diferencia se le conoce como entalpía de reacción:
R productos reactivosH H H   (2.5.1)
La entalpía de reacción de cada componente del gas, a condiciones
estándar, se calcula usando las entalpias de formación de los compuestos
(25), recordando que los elementos en su estado basal tienen energía de
formación igual a cero.
MARCO TEÓRICO

0 0
n
R i i f
i
h h   (2.5.2)
Las reacciones de combustión del metano, del monóxido de carbono y
de hidrógeno quedan como sigue (26):
𝐶𝐻4 + 2𝑂2 → 𝐶𝑂2 + 2𝐻2𝑂 ∆hr = -802.625 kJ/mol
𝐶𝑂 +
1
2
𝑂2 → 𝐶𝑂2 ∆hr = -282.984 kJ/mol
𝐻2 +
1
2
𝑂2 → 𝐻2𝑂 ∆hr = -241.818 kJ/mol
Las entalpias de reacción son negativas, lo que quiere decir que las
reacciones son exotérmicas y por lo tanto liberan calor. La reacción de
combustión es espontánea a altas temperaturas, sin embargo, a las
condiciones ambientales no se llevan a cabo, por lo que es necesario
suministrar energía para que sucedan, basta con una chispa a alta
temperatura para generarla.
El poder calorífico es un término usado comúnmente para referirse
sólo a la energía de la reacción que puede ser tomada como calor. Al calor
que sale del sistema en el caso de una reacción exotérmica se le conoce
como poder calorífico. Este poder calorífico se divide en dos:
 Poder calorífico inferior: los productos de combustión salen a
temperatura ambiente, pero no se considera la condensación del agua
para el cálculo de entalpia de la corriente de productos.
 Poder calorífico superior: los productos de combustión salen a
temperatura ambiente, se considera la condensación del agua y por lo
tanto el poder calorífico es mayor. Este es equivalente a la entalpia de
reacción.
MARCO TEÓRICO

Regularmente se usa el poder calorífico inferior para los cálculos de
eficiencias con el fin de estimar resultados más certeros en los equipos. Lo
correcto es evaluar con el poder calorífico alto, es decir, directamente con la
entalpia de reacción de los combustibles.
2.6. Propiedades del gas de síntesis
El gas de síntesis creado para el experimento tiene una composición
promedio, la cual es 15% de H2, 30% CO, 20%CO2, 5%CH4, el resto es
nitrógeno. Para poder estimar qué comportamiento tendrán estas moléculas
en el pistón es necesario conocer las propiedades individuales de cada una y
las propiedades de la mezcla de gases será un promedio de las propiedades
de todas las sustancias.
Temperatura de auto-ignición y poder calorífico
Ya que el gas de síntesis es una mezcla de gases, sus propiedades
son en realidad un promedio de las propiedades de sus componentes, sin
embargo no se tiene reportado un dato para su temperatura de autoignición.
La tabla 2.6.1 muestra la temperatura de auto-ignición a 1 atm de presión y la
entalpía de reacción para algunos combustibles.
Combustible Temperatura de auto-ignición (°C) ∆Hr estándar (kJ /kg)
H2 (g) 560-608 -120910
CO (g) 609 -10107.46
CH4 (g) 537-540 -50164.0625
Diesel (l) 254-285 -43100
Syngas (g) ----- -6038.4
Tabla 2.6.1. Temperaturas de auto-ignición y calor de reacción de los diferentes
combustibles, el calor de reacción del gas de síntesis fue calculado específicamente
para este caso. (27).
Los tres combustibles que componen al gas de síntesis tienen
temperaturas de auto-ignición menores a la temperatura que se alcanza
durante la compresión dentro del cilindro, sin embargo, es imposible conocer
MARCO TEÓRICO

la temperatura de auto-ignición del gas de síntesis debido a que es una
mezcla de combustibles.
Mezclas diluidas de gas de síntesis con aire
Una mezcla pobre de combustible, o una
mezcla diluida es aquella que
contiene una cantidad muy baja de combustible con respecto al aire
alimentado para el proceso, Su concentración de combustible es tan baja que
la mezcla no podría quemarse debido a que los puntos calientes de las zonas
que se quemen no serían suficiente para homogeneizar la mezcla gaseosa y
hacer arder todo el combustible gaseoso (28).
Las mezclas pobres tienen una concentración de combustibles menor
al 5% en volumen en relación con el aire, por lo que al mantener mezclas
gaseosas lo suficientemente pobres garantizaría que la mezcla gaseosa no
estalle durante la compresión. A la composición de una mezcla muy pobre se
le conoce como mezcla no inflamable.
Al utilizar mezclas diluidas es posible construir motores Duales
(motores que usan combustibles líquidos y gaseosos) con radios de
compresión mayores a 16:1 (28).
2.7. Balances de materia y energía
La obtención de potencia en los motores de combustión interna es un
proceso, es decir, una serie de pasos en los que la materia y la energía se
transforman con el fin de obtener energía, para mover el motor y para proveer
energía eléctrica.
Los balances de materia y de energía son la aplicación de la Ley de la
conservación de la materia y la primera Ley de la termodinámica, de manera
que analizan la forma en que la materia y la energía se transforman durante
un proceso.
MARCO TEÓRICO

Estos balances pueden ser integrales o diferenciales. En el presente
trabajo se hacen balances integrales, lo que significa que los procesos se
llevan a cabo entre estados de equilibrio y que, por lo tanto, las propiedades
de cada estado son uniformes.
A continuación se muestran las ecuaciones de los balances de materia
y energía considerados en los balances integrales (29).
Balance de masa:
Flujo Flujo
de de Masa
masa masa acumulada
entrante salida
   
   
    
      
    
      

VC
i s
dm
m m
dt
  
Balance de energía:
Flujo Flujo
Energía
de de Energía
de
energía energía acumulada
reacción
entrante salida
   
    
      
         
      
       

 
X
VC
i i X s s VCR
dh
m h r h Q W m h m
dt
        
Todos los procesos deben cumplir con los balances de materia y de
energía, por lo tanto, éstos son muy útiles para calcular propiedades o
variables desconocidas durante cualquier proceso. En este caso ayudarán a
calcular la cantidad de trabajo generado.
2.8. Ecuaciones de Estado
Los balances de energía son aplicables a todas las sustancias puras y
mezclas, ideales o no ideales, sin embargo, no existen ecuaciones universales
para el cálculo de propiedades termodinámicas, tales como la densidad, la
entalpía, fugacidades y coeficientes de actividad en función de la temperatura,
MARCO TEÓRICO

la presión y la composición de la mezcla. Para conocer dichas propiedades se
recurre a dos modelos basado es ecuaciones constitutivas puesto que
dependen de la constitución o naturaleza de los componentes de la mezcla.
1. Modelos de Ecuaciones de Estado
2. Modelos de Coeficientes de Actividad
Las Ecuaciones de Estado son expresiones que permiten relacionar las
condiciones de Presión (P), Volumen (V) y temperatura (T) de la materia con
sus propiedades físicas, permitiendo describir el comportamiento de la
materia.
La Ecuación de Estado más elemental es la Ley General de los Gases
Ideales, la cual considera a los gases como partículas que no interaccionan
entre ellas y que las colisiones entre las mismas son perfectamente elásticas,
por lo que la energía se conserva.
Ecuación de Gas Ideal: PV nRT (2.7.1)
Sin embargo, la ecuación del Gas Ideal tiene limitaciones físicas que no
permiten acercar mucho sus resultados con la realidad en algunos casos,
como cuando las presiones son altas o cuando las temperaturas son muy
bajas, o si existen fuertes interacciones intermoleculares entre los
componentes de un sistema.
Para corregir los resultados de la ecuación de estado de Gas Ideal,
fueron creadas las Ecuaciones de Estado Cúbicas. La primera ecuación fue la
ecuación de Van der Waals, la cual considera las fuerzas de atracción y de
repulsión (a) de las moléculas, y propone un volumen mínimo límite (b)
durante una compresión, que es el volumen de las partículas que conforman
el sistema.
Ecuación de Van der Waals:
2
2
nRT n a
P
V nb V
 

(2.7.2)
MARCO TEÓRICO

La ecuación de Peng-Robinson es una ecuación de estado de dos
parámetros, cúbica con respecto al volumen que cumple con lo siguiente:
 Los parámetros son expresados como funciones las propiedades
críticas y del factor acéntrico de Pitzer.
 Tiene buena aproximación a las propiedades cerca del punto crítico,
especialmente del factor de compresibilidad y de la densidad en fase
líquida.
Ecuación de Peng-Robinson: 2 22
RT a
P
v b v bv b
 
  
(2.7.3)
La ecuación de Peng-Robinson es altamente usada debido a su
sencillez y su precisión aceptable. De manera que con esta ecuación de
estado es posible calcular todas las propiedades de un sistema termodinámico
con mayor precisión que con la ecuación del Gas Ideal. (30).

ASPEN

3. ASPEN
ASPEN es un simulador que cuenta con una base de datos muy grande para
el cálculo de propiedades, también cuenta con un gran número de algoritmos
de cálculo para realizar los balances de materia y energía y el cálculo de
propiedades, razón por la cual se emplea este simulador en el presente
trabajo.
Todos los cálculos de los balances de materia y energía pueden ser
hechos manualmente, así como el cálculo de propiedades, sin embargo
existen dos razones por las que este proceso será modelado en ASPEN.
a. Los cálculos hechos manualmente usan la ecuación de estado de gas
ideal, y para las compresiones usan Cp y Cv a una temperatura
constante. En ASPEN se usa la ecuación de estado de Peng-
Robinson, usada ampliamente debido a que la predicción de las
propiedades es bastante certera cerca del punto crítico, además se
pueden realizar buenas predicciones de propiedades de líquidos.
Aunado a esto, con ASPEN se pueden calcular compresiones a Cp y
Cv variables.
b. ASPEN puede calcular todas las propiedades de los gases en un
estado de no idealidad gracias al modelo termodinámico elegido, por lo
que presión, volumen, temperatura, los calores específicos, entalpias y
entropías son propiedades más cercanas a las reales que las
propiedades obtenidas con la ecuación del gas ideal.
En este capítulo se mostrará de manera resumida cómo emplear las
principales herramientas de ASPEN para modelar procesos.
Creación de una simulación en ASPEN
1. Al abrir el software lo primero que hará éste es solicitar la
selección de alguna de las simulaciones que ya están
ASPEN

programadas, para generar una nueva, por lo que se tiene que
elegir la opción de New.
2. Se abrirá una nueva ventana que solicita se seleccione un
template, lo que significa la elección de una base de datos para
el tipo de proceso que se va a modelar.
3. Dada la naturaleza de este proyecto, el modelo más indicado es
Chemical Process, en esa opción se muestran 4 templates, por
lo que se elige la opción de Chemical with metric units dándo
click en Create.
Determinación del modelo termodinámico
4. El siguiente paso es seleccionar las especies químicas que
participarán en el proceso. Estas se pueden colocar escribiendo
su fórmula química o su nombre, el software lo reconocerá de
ambas maneras. En la figura 3.1 se muestran las especies
químicas de este proceso en ASPEN.

Figura 3.1. Especificación de componentes en ASPEN (Elaboración propia).
ASPEN

5. Del lado izquierdo de la pantalla se presentará una lista de
opciones, aquellas que se encierren en un círculo rojo requieren
ser completadas. Otra opción para conocer los pasos faltantes
es seleccionando la opción con la letra N de color azul y una
flecha o presionando la tecla f4.
6. Una vez que se colocaron todas las especies químicas, lo
siguiente es elegir el modelo termodinámico con el cual se
calcularán todas las propiedades. Para esto se requiere entrar
en la opción base method y se elige la ecuación de Peng-
Robinson. Posteriormente sólo se requiere determinar los
parámetros, así que se presiona la tecla f4 varias veces hasta
que se abra una nueva ventana donde aparece la leyenda
Propierties input complete, al dar click en OK la base de datos
para la simulación es generada y está lista para comenzar (figura
3.2).

Figura 3.2. Elección del modelo termodinámico para el cálculo de propiedades en
ASPEN (Elaboración propia).
ASPEN

Comenzar una simulación
7. Una vez que está lista la base de datos, en la parte inferior
izquierda están 3 opciones: a) Propierties, b) Simulation y c)
Energy Analysis, se elige la opción Simulation, generándose el
espacio en blanco para comenzar la simulación (figura 3.3).

Figura 3.3. Hoja en blanco de las simulaciones en ASPEN (Elaboración propia).
8. Para comenzar la simulación requiere introducir una corriente.
En la parte inferior de la pantalla se encuentra la Model Palette,
en ésta se encuentra la opción de Material, con la que se
pueden agregar corrientes a la simulación. Al elegirla se debe
introducir a la corriente el flujo másico o molar, los componentes
que lleva y las condiciones de presión y temperatura (figura 3.4).
ASPEN

Figura 3.4. Información requerida para introducir una corriente (Elaboración propia).
9. Por otra parte, existen diferentes opciones para elegir equipos,
dependiendo de los procesos que se quieran realizar. Para este
proyecto se requieren mezcladores, reactores, enfriadores y
compresores. De manera que se selecciona y se colocan en la
simulación, para conectarlos con las corrientes es necesario dar
doble click en la punta de la corriente y ligarlo con el equipo en
el que debe entrar o salir dicha corriente (figura 3.5).
Dependiendo del equipo que se elija variarán los requisitos que
deben especificarse para que la simulación pueda llevarse a
cabo, de lo contrario no se puede correr la simulación. Para
conocer los requisitos faltantes se puede presionar la tecla f4,
abriéndose las opciones que estén incompletas.
ASPEN

Figura 3.5. Diagrama que muestra los diferentes equipos seleccionados conectados a
las diferentes corrientes de material involucradas en el proceso (Elaboración propia).
Design Specification
En ocasiones es necesario calcular propiedades en función de otras,
ASPEN suele calcular todos los procesos a presión constante, sin embargo en
en este trabajo es necesario calcular una reacción química a volumen
constante, por lo que a continuación se presentará la función de ASPEN con
la que puede hacerse.
En el menú lateral aparece una pestaña titulada Flowsheeting options,
al seleccionarla aparecen muchas más opciones, una de ellas es Design
Specification. Con esta herramienta se puede fijar una variable, esta se
nombra y se eligen las unidades en las que se va a tratar.
ASPEN

Figura 3.6. Primer paso para crear un design specification para fijar un valor como
constante a cambio de alterar otra variable (Elaboración propia).
Como se ve en la figura 3.6, primero se nombra a la condición, en este
caso se nombra V1, por poner un ejemplo, después se elige qué tipo de
variable es, en este caso lo que se va a fijar es una propiedad de una
corriente, por lo tanto se escoge stream-var, se elige la corriente a la que se
va a tratar y por último la propiedad y sus unidades, en este caso es la
densidad en kilogramo por metro cúbico.
El segundo paso es fijar los valores esperados de la corriente objetivo
en la ventana spec (figura 3.7), con cierto grado de error, a la que se le llama
Tolerance. Si la tolerancia es muy pequeña, es posible que el cálculo no logre
cumplir con el objetivo, y si es muy grande, es probable que el resultado no
sea el más acertado.
ASPEN

Figura 3.7. Valor esperado de la variable fijada, la tolerancia determina la rapidez y
exactitud del cálculo (Elaboración propia).
Ahora se elige el tipo de variable que se va a manipular, si se quiere
manipular la presión o la temperatura de un equipo se pone block-var (figura
3.8). Se elige el equipo en el que se va a manipular la variable, se elige la
variable a manipular con sus unidades correspondientes y por último se
establecen los límites entre los que se puede mover dicha variable.
ASPEN

Figura 3.8. Selección de la variable manipulable al crear un design specification
(Elaboración propia).
Esta es una herramienta sumamente útil al momento de realizar las
simulaciones, sobre todo cuando se quieren simular procesos que no son a
presión constante.

METODOLOGÍA

4. METODOLOGÍA
El objetivo de este proyecto es crear una metodología que permita que
un motor Diesel pueda operar con una mezcla de gas de síntesis y
combustible diésel, es decir, crear un motor dual. En general el procedimiento
puede ser extrapolado para cualquier motor de combustión por compresión
que se desee, sin embargo, esta metodología es desarrollada para modificar
el motor Mercedes Benz 44LA donado por la compañía Autobuses de Oriente,
S.A. de C.V. a la Facultad de Ingeniería de la UNAM.
Esta metodología está basada en la solución de los balances de
materia y de energía de cada uno de los procesos del ciclo de generación de
potencia en el motor, para conocer la potencia que puede obtenerse al usar
una mezcla de combustibles y conocer las condiciones de operación y los
alcances de estas modificaciones. Para resolver los balances de masa y
energía se emplea el software ASPEN Plus.
El primer paso de esta metodología consiste en 3 puntos iniciales que
se describirán a continuación.
 Identificar todas las características del motor que se pretende modificar.
En este caso son:
Motor Mercedez Benz OM 447 LA. Sus siglas significan lo siguiente:

OM → Motor diesel, por sus siglas en alemán (Oel motor).
447 → Especificaciones del motor.
LA → Significa que es un motor con un turbocompresor y con un
Intercooler (radiador aire-aire o agua-aire). Proviene del alemán:
Ladeluftkülung Aufgeladen.

Las características principales de este motor son las siguientes:

METODOLOGÍA

Tabla 4.1. Tabla de características del motor utilizado en este proyecto (31).
 El segundo punto es identificar las características del gas de síntesis.
Todas las propiedades del gas de síntesis pueden obtenerse de tablas
de datos partiendo de la composición de la mezcla gaseosa, por lo que
la composición promedio es la única información necesaria, para este
trabajo se considera un gas de síntesis con la siguiente composición:
15% de H2, 30% CO, 20% CO2, 5%CH4 y 30% N2.
 Por último, es necesario escoger una molécula que represente al
combustible diésel en la metodología, así como determinar la
proporción a la que se desea disminuir la cantidad de diésel. En este
caso se escoge como molécula modelo para el proceso al n-
hexadecano (C16H34), cuyo poder calorífico es de 43935.93 kJ/kg, que
se aproxima al poder calorífico del diésel real que es de 43100 kJ/kg, y
tiene un número de cetano de 100 (32). Las cantidades de diésel que
se van a utilizar son 20. 15, 10 y 5 % de la cantidad alimentada
originalmente.
Una vez conocidos el motor, el gas combustible, la molécula que
represente al diésel y las cantidades de diésel que se van a utilizar se puede
METODOLOGÍA

comenzar a diseñar un modelo para el proceso de obtención de potencia en
los motores Diesel.
En el trabajo previo del Ingeniero Víctor Sierra (31)
se hizo la primera
modificación al sistema, ésta fue hecha a la bomba de alimentación del
combustible diésel para poder alimentar 20, 15, 10 o hasta 5% de la cantidad
de combustible que usa el motor por diseño.
Por lo tanto, sólo hace falta determinar la mejor manera de alimentar el
gas de síntesis al motor sin hacer modificaciones grandes. Esto se logra
alimentándolo junto con el aire en la admisión a los cilindros mediante dos
sistemas de regulación (9):
1. Regulación de cantidad: se varía la cantidad de mezcla admitida,
pero la relación aire/combustible se mantiene constante.
2. Regulación de la composición de la mezcla: esta varía la relación
aire/combustible con respecto a un flujo constante
Dado el objetivo de este trabajo, ambos sistemas de regulación son
necesarios, ya que en función de la cantidad de diésel utilizado la composición
y la cantidad de mezcla aire/gas de síntesis será diferente. De esta manera,
es posible variar la cantidad de combustibles en el cilindro mediante la
modificación hecha a la bomba de alimentación de diésel y los sistemas de
regulación (33).
Esta metodología es realizada para calcular las cantidades de gas de
síntesis en función de la cantidad de combustible diésel que se utiliza, por lo
que no se ahondará en las características mecánicas que deben ser
modificadas, o implementadas, para usar las cantidades precisas de
combustibles, sólo se parte de la premisa de que las cantidades alimentadas
de aire y gas de síntesis pueden ser reguladas.
Se debe considerar además que, debido al radio de compresión de este
motor, la mezcla de combustibles podría superar las temperaturas de auto-
METODOLOGÍA

ignición del metano (537°C) y la del hidrógeno (560°C), por lo que es
necesario considerar dos opciones para mezclar el gas de síntesis en el
cilindro:
1. Propuesta 1: Se considera que la mezcla puede estallar por efecto de
la compresión debido a la alta concentración de CO e H2 en la mezcla
aire-syngas, por lo que se busca que la temperatura de compresión no
rebase o, en su defecto, que rebase muy poco la temperatura de auto-
ignición del metano.
2. Propuesta 2: Se considera que la mezcla está muy diluida porque,
aunque la concentración de los combustibles supere el 5%, hay que
recordar que están mezclados con más gases inertes de los que hay en
el aire, ya que la mitad del gas de síntesis es N2 y CO2, por lo que esta
mezcla no estallará en el cilindro, sino hasta que el diésel sea
alimentado.
Este motor es evaluado con los tres modelos ideales: el Ciclo Diesel, el
Ciclo Otto y el Ciclo Dual. Esto con el fin de comparar el rendimiento del motor
con cada uno de los modelos. Se debe considerar que, al modelar una
reacción química en el proceso, las propiedades de los gases de salida no
serán iguales a las de entrada, por lo que no será propiamente un ciclo.
4.1. Cálculo de las cantidades de combustibles y aire necesarios para el
proceso
El primer paso es conocer cuánto diésel se alimenta al cilindro por ciclo
originalmente, cuánto aire se alimenta, a qué régimen se evaluará el motor y
cuál es el desempeño del motor que usa sólo combustible diésel.
El análisis parte de considerar un ciclo completo de operación de cada
cilindro y de la cantidad de diésel que se utiliza. Dicha cantidad se obtiene de
la figura 4.1.1 en donde se muestran las gráficas de desempeño del motor. Se
escoge el consumo específico de 188 g/kWh a 1400 revoluciones por minuto
METODOLOGÍA

(RPM), cuya potencia es 250 kW. Se eligió este punto porque está cerca del
consumo específico mínimo.
51 1188 / 5.2222 10
3600 1000
kWh kg kg
g kWh x
kJ g kJ
     
  

Figura 4.1.1. Gráficas de desempeño del motor (31)
El consumo específico de combustible (specific fuel consumption, sfc)
es un cociente de la cantidad de combustible que se requiere para dar una
potencia dada, ese consumo específico puede usarse para calcular la
eficiencia del motor de manera directa, es decir:
METODOLOGÍA

m
sfc
W
 (4.1.1)
Eficiencia térmica: W
Q
  (4.1.2)
     
55.2222 10
1 1
0.44429
5.2222 10 5 43100
kg
sfc x
kJ
m
sfc Q sfc q kg kJ
x
kJ kg


   
  
  
  

La eficiencia real observada, según los datos del fabricante, es de
44.429%, que es una eficiencia alta en comparación a otras eficiencias de
máquinas de combustión interna, aunque claro, se ha considerado como calor
al poder calorífico (PCI) promedio del combustible Diesel.
Esa eficiencia es calculada a 1400 RPM, las cuales representan 700
ciclos de operación por minuto, por lo que el motor es evaluado en este mismo
punto de operación para que, experimentalmente, se utilice la menor cantidad
de combustible diésel posible. Por lo tanto, todos los cálculos y
estimaciones de este trabajo estarán referidos a este motor, operando a
1400 RPM.
A continuación, se muestra la forma de calcular la masa de diésel
alimentado a cada cilindro por ciclo.
1 250 1 60 1min
188 0.1865
3600 1 6 1min 700
g kWh kJ s g
m
kWh kJ s cilindros ciclos ciclo cilindro
     
      
     

El aire necesario para quemar dicha cantidad de diésel se calcula
considerando la reacción química de la combustión del n-hexadecano,
teniendo en cuenta que la proporción del aire es 79% nitrógeno y 21%
oxígeno en volumen. A continuación, se presenta la reacción química y las
cantidades de reactivos y productos estequiométricas por cada ciclo.
METODOLOGÍA

C16H34 + 24.5 O2 → 16 CO2 + 17 H2O
Mol/ciclo 0.0008235 0.0201794 0.013178 0.014002
g/ciclo 0.1865 0.64572 0.5799 0.25225
Todo parte del balance molar de la reacción. Se convierte la masa de
diésel a mol, y se calcula la cantidad de oxígeno necesario, pero lo que se
alimenta es aire, así que para calcular la masa de aire se utiliza su masa
molar (M) calculada en 28.85 g/mol.
2
0.21
O
Aire
n
n  (4.1.3)
  Aire Aire Airem n M (4.1.4)
El aire es alimentado considerando un exceso molar de aire de 34.55%,
ya que con ese exceso la relación de masa de aire con respecto al
combustible es de 20, la cual es la relación aire combustible utilizada para
garantizar una buena combustión.
16
20Aire
C
m
m
 (4.1.5)
Cantidad de aire alimentado:
0.003730159 /
0.129293433 /
Aire
Aire
m kg ciclo
n mol ciclo



El volumen del aire requerido puede calcularse usando la ecuación de
gas ideal (ecuación 2.7.1).
    3 30.129293433 8.314 / 293.15 4.04034 10
77993.5855
mol J molK K
V x m
Pa
 

METODOLOGÍA

Se consideran las condiciones atmosféricas de la Ciudad de México
(585 mmHg) para calcular el volumen del aire, El volumen del cilindro puede
ser calculado usando los datos de la carrera y el calibre del cilindro, el
volumen requerido de aire ocupa más del doble del volumen del cilindro, razón
por la cual un turbocompresor es requerido.
   
2 2
3 30.128 0.155 1.99454 10
2 2
Cilindro
D m
V L m x m  
   
     
   

Las cantidades presentadas de aire y combustible son las utilizadas en
la operación del motor Diesel para generar una potencia de 250 kW a 1400
RPM, al motor que opera bajo estas condiciones será nombrado como
modelo base, ya que éste sólo usa diésel y será tomado como una referencia
para evaluar al motor que utiliza gas de síntesis y diésel.
Es necesario para este proceso conocer la capacidad calorífica (Cp) de
la mezcla de gases en cada etapa del proceso. Existen diferentes tablas de
datos que permiten calcular los calores específicos de acuerdo con funciones
determinadas experimentalmente. Con los datos siguientes se calcula el Cp a
cualquier temperatura (tabla 4.1.1.). Para calcular
la capacidad calorífica
promedio (Cpm) es necesario conocer la composición de la mezcla gaseosa, yi
y Cpi son la fracción molar y la capacidad calorífica molar de cada especie
respectivamente (34):
n
m i i
i
Cp y Cp (4.1.6)
M A B C D Tmax
(g/mol) Cp / R = A + B * T + C *T^2 + D / (T^2 ) (T en K)
O2 31.9988 3.639 0.00051 0.000 22700.000 2000
N2 28.0134 3.280 0.00059 0.000 4000.000 2000
CO2 44.0095 5.457 0.00105 0.000 -115700.000 2000
METODOLOGÍA

H2O 18.01528 3.470 0.00145 0.000 12100.000 2000
CH4 16.04246 1.702 0.00908 -2.164E-06 0 1500
CO 28.0101 3.376 0.00056 0.000 -3100 2500
H2 2.01588 3.249 0.00042 0.000 8300 3000
Tabla 4.1.1. Masas molares y coeficientes para el cálculo de Cp (Smith) de los gases
involucrados en el proceso de combustión del diésel y el gas de síntesis. R es la
constante universal de los gases.
Para gases ideales la relación entre Cp y Cv, el cual es la capacidad
calorífica de una sustancia a volumen constante, es lineal.
Cp Cv R  (4.1.7)
Cp R Cv 
Para calcular la entalpia de reacción de la combustión del n-
hexadecano se utilizan los valores de las entalpias de formación de los
reactivos y productos (Castellan).
0 0
n
R i i f
i
h h   (4.1.8)
De esta manera, conociendo las entalpías de formación del n-
hexadecano, del dióxido de carbono y del agua, podemos conocer el poder
calorífico del n-hexadecano.
       0 0 16 393.509 / 17 241.818 / (1) 458.147 /
n
R i i f
i
h h kJ mol kJ mol kJ mol        
0 9948.9031 /Rh kJ mol  
0 1 10009948.9031 43935.9617
226.441 1
R
kJ mol g kJ
h
mol g kg kg
  
     
  

METODOLOGÍA

4.2. Cantidades de gas de síntesis y diésel con las que puede operar el
motor
Antes de comenzar los cálculos es necesario establecer un lenguaje
para dejar claro de qué se habla en cada sección de la metodología. En el
ciclo de obtención de potencia, utilizando el modelo del ciclo mixto de
Sabathé, existen 6 procesos: admisión (turbocompresor), compresión,
reacción a volumen constante (@V), reacción a presión constante (@P),
expansión de los gases y la liberación de los gases, por lo tanto, hay 7
estados termodinámicos a considerar.
Proceso Estado inicial Estado final
Admisión 0 1
Compresión 1 2
Reacción @ V 2 3
Reacción @ P 3 4
Expansión 4 5
Expulsión de gases 5 6
Tabla 4.2.1. Procesos involucrados y los estados termodinámicos asociados a cada
uno de los procesos (Elaboración propia).
Estado Características
0 Aire y gas de síntesis mezclados antes de entrar al cilindro
1 Aire y gas de síntesis dentro del cilindro
2 Aire y gas de síntesis comprimidos
3 Gases de combustión al volumen del estado 2
4 Gases de combustión a la presión del estado 3
5 Gases de combustión expandidos hasta el volumen 1
6 Gases de combustión liberados a la atmósfera
Tabla 4.2.2. Características de los estados termodinámicos considerados en el proceso
(Elaboración propia).
METODOLOGÍA

Hay que recordar que son balances integrales, por lo que se considera
que cada estado está en equilibrio y tiene propiedades uniformes. En este
modelo se utilizan los procesos del ciclo mixto de Sabathé porque éste
considera la adición del calor en dos procesos y, por lo tanto, puede adaptarse
a los ciclos Otto y Diesel tan sólo quitando la reacción a volumen constante o
la reacción a presión constante, respectivamente.
Propuesta 1: La temperatura de compresión en el estado 2 no supera la
temperatura de auto-ignición del metano o en su defecto la supera lo
mínimo posible
Ya que el objetivo es disminuir el uso de diésel, se propone disminuirlo
hasta el 20, 15, 10 o 5 % y para esos porcentajes de diésel utilizados, se
requiere una cantidad fija de aire para quemarlo.
El gas de síntesis es mezclado entonces con este aire para quemar el
diésel, pero también se alimenta más de aire para quemar al gas de síntesis.
El objetivo de esta propuesta es que la mezcla de gases, el gas de síntesis y
el aire, no rebasen por mucho la temperatura de auto-ignición del metano
durante la compresión.
En esta propuesta, para conocer la cantidad de gas de síntesis que
debe emplearse se utilizan las reacciones químicas de los combustibles del
gas de síntesis, además de la del n-hexadecano. La cantidad de aire para
quemar el n-hexadecano es fija para cada porcentaje de diésel usado, por lo
que la única variante es la cantidad de gas de síntesis y la cantidad de aire
requerido para quemarlo.
1 CH4 + 2 O2 → 1 CO2 + 2 H2O
1 H2 + 1/2 O2 → 1 H2O
1 CO + 1/2 O2 → 1 CO2
METODOLOGÍA

Se considera un exceso molar de aire del 10% para el gas de síntesis
ya que ha sido reportado como el exceso óptimo para quemarlo (35) . La
cantidad de oxígeno es cuantificada con la ayuda del avance de reacción:
0 0 0TotalPV n RT Total syngas Airen n n 
Syngas Diesel
Aire Aire Airen n n 
 
 
 
 16 344 2
24.52 0.5 0.5
1.1 1.3455
0.21 0.21
C HCH CO H
Airen
   
  (4.2.1)
Las propiedades con subíndice cero son las propiedades del gas a
condiciones atmosféricas, el volumen cero es el volumen de aire atmosférico
que se alimenta en el ciclo original. Los mol de aire son la suma de los mol
necesarios para quemar al gas de síntesis con 10% de exceso, y del aire para
quemar al diésel con 34.55% de exceso.
El aire y el gas de síntesis calculados se mezclan para entrar juntos al
cilindro impulsados por un turbocompresor.
Turbocompresor
El aire mezclado con el gas de síntesis es introducido al cilindro por
medio de un turbocompresor, las propiedades de la mezcla gaseosa dentro
del cilindro se calculan con las siguientes ecuaciones.
01
0 1
k
VP
P V
 
  
 
(4.2.2)

Cp
k
Cv
 (4.2.3)
METODOLOGÍA

La constante k es sólo para un intervalo de temperaturas ya que el Cp y
el Cv son función de la temperatura, la temperatura usada en este caso es la
de 20°C que es a la que se considera que entra la mezcla de gases al cilindro.
Sabiendo que el volumen V1 es el volumen del cilindro, que el volumen
V0 es el volumen del aire atmosférico necesario para el proceso y que P0 es la
presión atmosférica, se calcula P1. Después, conociendo esta presión se
puede calcular la temperatura del estado 1 utilizando la ecuación del gas ideal
(4.1.3).
Considerando a los gases ideales y a sus capacidades caloríficas como
función de la temperatura, el cálculo de energía interna y entalpia es muy
simple. El cálculo se hace para cada estado en particular tomando una
referencia, la cual será 0°C y 1 atm, es por eso que aparece una temperatura
Tr, la temperatura del estado de referencia.
Compresión adiabática
En este proceso se comprime la mezcla gaseosa al momento de subir
el pistón. Para calcular las propiedades de los gases al ser comprimidos
dentro del cilindro se usan las siguientes ecuaciones:
   2 1
1 2
17.25
k
k kP V
r
P V
 
   
 
(4.2.4)
2 2
2
2
PV
T
N R
 (4.2.5)
La carrera del motor es un dato de diseño, por lo que es imposible
moverlo, de manera que sólo queda ajustar la cantidad de gases de
alimentación al cilindro para evitar que la temperatura del estado 2 supere los
810.15 K de temperatura. Éste es un proceso iterativo en el que la cantidad de
aire alimentado al cilindro depende de la cantidad de diésel utilizado y de la
cantidad de gas de síntesis propuesta. La cantidad de aire y de gas de
METODOLOGÍA

síntesis que cumplan la restricción de la temperatura serán diferentes para
cada porcentaje de diésel utilizado.
Una vez que se obtengan esas cantidades de gas de síntesis y aire
alimentados al cilindro para cada porcentaje de diésel utilizados, es necesario
comenzar a simularlo en ASPEN, ya que este software utiliza una ecuación de
estado

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