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TERMODINÁMICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Tema:
Funcionamiento Estándar de un Motor de Combustión Interna de Encendido por Compresión Operado con Sustitución de GLP y Combustible Piloto Diésel a Condiciones de Perú
Curso: 	
 	 	Termodinámica
 Actividad: 	
 	 	Práctica Calificada – T3 
Docente: 	 
 	 	Mg. Ing. Miriam Bravo Orellana
Integrantes: 	
- Arévalo Alamas Joseph (N00183828)
- Celiz Espinoza Araceli Patricia (N00175620)
- Lezama Gomez Belssy Hadith (N00099961)
- Nuñez Polo Sandra (N00174508)
- Zuñiga Palomino Daniel Diego(N00165000)
 	
 N° de grupo: 	
 	2LIMA– PERÚ
2021
ÍNDICE
1. 	Introducción. 
2. 	Descripción y datos del proceso unitario. 
3. 	Análisis. 
4. 	Resultados. 
5. 	Conclusiones y recomendaciones. 
6. 	Referencias bibliográficas. 
 
 
 
 
Funcionamiento Estándar de un Motor de Combustión Interna de Encendido por Compresión Operado con Sustitución de GLP y Combustible Piloto Diésel a Condiciones de Perú
1. Introducción
Hoy en día, uno de los problemas más urgentes para la humanidad es la contaminación global, que está degradando el sistema biológico natural y provocando graves daños como inundaciones, calentamiento global, aumento y cambio climático. El crecimiento excesivo de la población mundial alcanzó un nivel estimado en unos 5,3 millones en 1990 y unos 73 millones en 2015. 2 mil millones de personas. 20 años después. Por lo tanto, se proyecta que la población mundial crecerá en mil millones en los próximos 15 años para llegar a 85 millones en 2030 y 97 millones en 2050. Dados estos números, es desastroso. Otros básicos que ya cubren el costo de la energía que actualmente se está convirtiendo en combustibles fósiles, como el petróleo y sus derivados, ya que todos necesitamos comida, vivienda, energía y otras necesidades básicas. Necesitas cubrir tus necesidades. Gran parte de la contaminación actual se debe al crecimiento urbano y la concentración industrial. Tiene sentido porque la demanda comienza con el énfasis de las personas, lo que conduce a un crecimiento exponencial de la industria y la población, y en ese contexto aumenta la demanda de combustible. Crecimiento En respuesta a las necesidades comerciales, energéticas y de transporte, es aquí donde comienza la contaminación excesiva del aire, el agua, el suelo y la audición. La contaminación del aire está estrechamente relacionada con los combustibles utilizados para el transporte y la industrialización en la comunidad, por lo que, para reducir las emisiones sin afectar el consumo, se deben proporcionar salidas desde los polos a la industria y el transporte.
OBJETIVO
❖ Evaluar el desempeño de un motor de encendido por compresión de combustión interna que funciona con GLP y combustible piloto diésel en condiciones de Perú.
2. Descripción y datos del proceso unitario
En este punto del proyecto buscamos obtener los resultados al hacer una mezcla de dos combustibles como lo son el diésel y el GLP. Este proyecto se desarrolla bajo la óptica de poder asegurar una combinación de combustibles que pueda minimizar los gases contaminantes que genera el diésel, sin incurrir en el desplome de su primordial característica como lo es la entrega de alto torque y alta potencia. Las pruebas llevadas a cabo a los combustibles y a la mezcla se han realizado en un banco de pruebas y un motor de combustión interna del SENA, el cual ha sido anteriormente calibrado para eludir autoignición y cascabeleo dentro del motor. 
DATOS DEL PROCESO:
Para los experimentos que se van a realizar se debería considerar lo próximo:
• Se debería calibrar el motor para eludir la autoignición y el cascabeleo. 
• Se debería hacer toma de datos por separado primero para diésel, segundo para GLP y finalmente para la mezcla. 
• La mezcla a utilizar va a ser una mezcla de combustibles Diesel como combustible piloto (80%) y GLP como combustible experimental sustituto (20%) en masa. 
• En todas las pruebas se harán 4 repeticiones para asegurar la confiabilidad de los datos logrados. 
• La toma de datos para el caudal de combustible se va hacer con tiempos de 1 minuto repasando la proporción de combustible consumido dentro del cilindro contenedor.
• Se debería considerar que la entrada del GLP para la mezcla se hará por el múltiple de admisión. 
• Se irá disminuyendo la carga de manera constante iniciando a partir del 100% hasta el 20% con paso del 20%. 
• La carga previamente mencionada se aplica por medio de las resistencias (breakers), que van consumiendo la potencia generada por el motor. 
• La toma de datos se hará una vez el motor se estabilice, esto se comprueba cuando los gases de escape tengan una temperatura constante. 
• La toma de datos se hace por medio de una computadora y programa que se utilizan para esta clase de pruebas en el SENA.
Debido a la naturaleza del proyecto no se hace necesario plantear un diseño experimental, no obstante, si se plantea un diseño metodológico con base en el modelo Taguchi ortogonal el cual se presentará posteriormente.
Modelo de Taguchi 
Método experimental presentado: Modelo Taguchi (ortogonal, factorial, fraccional) 
1. Tipo de arreglo: ortogonal L15 
2. Número de experimentos: 15 
3. Definición de los factores de control 
a. Tipo de Combustible 
b. Carga al freno (%) 
4. definición de los niveles de variación 
a. Diesel-GLP-Combinación 
b. 100-80-60-40-20 (%)
3. ANÁLISIS
En este capítulo se mostrará los datos que se usaron para obtener los cálculos.
· Poder calorífico GLP
· Poder calorífico Diesel 
· Densidad Aire 
· Cilindraje del motor 
· Densidad GLP 
· Densidad Diesel 
· Factor corrección de potencia 
· Masa molecular CO 
· Masa molecular CO2 
· Masa molecular del aire
4.1 Pruebas GLP
Para la parte práctica solo se mostrarán los cálculos que se hicieron para la primera prueba, ya que los caculos son los mismo en las demás pruebas.
· De RPM a Rads/s
3600 * 
3600 RPM = 376,9911 Rad/s
· Con los datos de intensidad y voltaje se procese a poder calcular la potencia
· Hallamos el torque producido con la potencia y las revoluciones (en radianes por segundo)N en radianes por segundo
· Calculamos el caudal de combustible, con la medición del volumen
· Ahora se puede hallar el caudal
Utilizamos como base 1 min para el tiempo, ya que fue el tiempo estipulado entre cada toma de datos
· Se tiene como base el valor de la densidad del combustible que para el GLP es de 580 kg/ y con el caudal se podrá encontrar el flujo de masa.
· Con las mediciones que se obtuvieron anteriormente convertimos la unidad de flujo de masa de aire.
· Calculamos la relación aire combustible
· Hallamos el BCFS
 
· Hallamos el cilindraje del motor, para esto tomamos las medidas de la carrera del pistón y el diámetro.
Multiplicamos por 4, pues es el motor es de 4 cilindros
· Obtenemos el BMEP
· Encontramos la eficiencia térmica
· Calculamos los gases de escape:
4. RESULTADOS:
En la figura 1 se puede observar el comportamiento del motor en relación a la carga y la potencia. Este comportamiento está en línea con las expectativas, ya que, en un estado de carga menor, el motor no requiere tanta potencia para alcanzar su punto estable porque aumenta. La carga y los frenos aumentan la potencia necesaria para alcanzar el punto de equilibrio del motor. Figura 1. Carga vs Potencia
Fuente. Elaboración propia
La figura 2 muestra el par de torsión relacionado con la carga porque el par de torsión es proporcional a la potencia, se puede verificar que tiene exactamente el mismo comportamiento que en la figura 2.
Figura 2. Carga vs Torque
 Fuente. Elaboración propia
Una de las figuras que mejor se expresa los resultados del proyecto es la figura 3 donde el resultado ofertado es obvio, porque la ideafinal es obtener una mezcla de gasoil y gas licuado de petróleo. Consumo específico de frenado indica que se consume la mezcla relacionada con el combustible que la compone más que gas licuado de petróleo, pero mucho menos que diésel Figura 3. Carga vs BSFC
Fuente. Elaboración propia
La eficiencia térmica es la eficiencia más explicativa porque es la comprobación de la potencia proporcionada por el combustible, figura 4 muestra esto, como en la imagen de arriba, la mezcla de diésel y GLP está en el medio, es decir, tiene la eficiencia térmica es menor que la del gas licuado de petróleo, pero la eficiencia térmica es mayor que la del Diésel. Mejorar la eficiencia del diésel y otros combustibles.Figura 4. Carga vs Eficiencia térmica
Fuente. Elaboración propia
La figura 5 muestra la emisión de contaminantes de monóxido de carbono y su situación de emisiones espera que, en la mayoría de estas pruebas, combinando dos combustibles, reducción significativa de las emisiones contaminantes por monóxidos de carbono comparado con diésel. Este es uno de los resultados más esperados porque es la idea central del proyecto es reducir las emisiones contaminantes diésel sin afectar las emisiones contaminantes diésel. La potencia y el par son los mismos. Figura 5. Carga vs BSCO
Fuente. Elaboración propia
Las emisiones del CO2 tienen un comportamiento normal ya que según la literatura mientras en CO disminuye el CO2 debe aumentar esta tendencia se evidencia en las cargas de 60 y 80 % 
Figura 6. Carga vs BSCO2
Fuente. Elaboración propia
5. CONCLUSIONES 
· La máxima diferencia de potencia que se consiguió entre el diésel y la mezcla ha sido del 24% y con la carga fue de 40%, esta diferencia de potencia conllevo a una ganancia, esto puede deberse a que el combustible de GLP está en estado gaseoso , lo cual provoca que la entrega de energía sea más inmediata y por ende la potencia generada por el motor incremente .
· La diferencia máxima de torque que se obtuvo entre el diésel y la mezcla ha sido del 26,15% y el 60% se dio con la carga, esta diferencia además se otorgó en ganancia y comprueba que la conjunción de dichos combustibles no produce pérdidas de torque comparativamente con el diésel, esta diferencia de torque además se puede deber al estado gaseoso en que ingresa el GLP a la cámara de combustión.
· Las emisiones de CO examinadas entre el diésel y la mezcla se disminuyeron a un máximo de 58,45% con la carga del 20%, esto se debería a que en este punto el motor no está utilizando lo más alto de su capacidad, por ende, la cámara de combustión se está oxigenando mejor, lo cual lleva a que el proceso de combustión se realice de manera completa y en consecuencia la reducción de los gases de CO.
· Las curvas de energía, eficacia y torque son las deseadas y están acorde a la literatura del análisis de combustibles, lo cual se puede comprobar en el análisis.
 RECOMENDACIONES 
· Que en los próximos exámenes se deberá implantar un sistema especial para la inyección del comburente sustituto (GLP). 
· Realizar el estudio en un motor de ruta, es decir, un motor en movimiento para comprobar el comportamiento en condiciones reales. 
· Usar un motor con una capacidad de (cilindraje) más amplio ya que estos estudios se hicieron en un motor pequeño y en realidad el diésel se usa en motores grandes como camiones o buses.
6. Referencias bibliográficas
(2019). Comportamiento Estándar de un Motor de Combustión Interna de encendido por Compresión Operado con Sustitución de GLP y Combustible Piloto Diesel a condiciones de Perú htt://hdl.handle.net/10901/15855
Abdalá Peralta, N.M.Y Paris Jaramillo, A.M.(2016)Evaluación técnico-financiera del uso gas asociado a la producción del petróleo, Fue Oíl No4 y GLP como alternativas energéticas para la generación eléctrica en el campo Tua(Trabajo de grado). Fundación Universidad de América .Retrieved from http//hdl.handle.net/20.500.11839/376
Mantilla González, J, Roncancio G., J y Acevedo G, H. (2010). Análisis comparativo del desempeño y emisiones de un motor diesel de gran capacidad operando bajo dos escenarios: trabajo en ruta activa y trabajo en banco. Universidad Nacional de Colombia - Facultad de Ingeniería.
I. RÚBRICA DE EVALUACIÓN:
La asignación del puntaje máximo a cada criterio es aplicable si este se cumple a nivel satisfactorio. El docente del curso determina el puntaje de cada ítem de acuerdo a su juicio de experto.
	CRITERIOS
	NIVELES DE LOGRO
	
	SATISFACTORIO
	EN PROCESO
	EN INICIO
	Introducción
(5 puntos)
	El trabajo presenta una portada en la que refleja el título del trabajo, el nombre de los alumno/as, grupo y fecha de entrega
El trabajo presenta una breve introducción escrita de forma clara.
	El trabajo presenta una portada en la que refleja el título del trabajo, el nombre de los alumno/as, grupo y fecha de entrega
El trabajo no presenta introducción 
	El trabajo presenta de manera parcial una portada en la que refleja el título del trabajo, el nombre de los alumno/as, grupo y fecha de entrega
El trabajo no presenta introducción 
	
	5 - 4
	3 -2 
	1-0
	Desarrollo de contenidos
(5 puntos)
	El trabajo desarrolla todos los apartados mostrados en la estructura propuesta: Descripcion y datos de la maquina termica, análisis y resultados
El trabajo presenta sustento y evaluación de resultados con ejercicios, tablas o gráficos
El escrito demuestra originalidad. No es una copia.
	El trabajo desarrolla todos los apartados mostrados en la estructura propuesta: Descripcion y datos de la maquina termica, análisis y resultados
El trabajo presenta solo resultados con tablas o gráficos
El escrito demuestra originalidad. No es una copia.
	El trabajo desarrolla algunos de los apartados mostrados en la estructura propuesta: Descripcion y datos de la maquina termica, análisis y resultados
El trabajo no indica resultados 
El escrito no demuestra originalidad. 
	
	5 - 4
	3 - 2
	1 - 0
	Conclusiones y Recomendaciones
(5 puntos)
	El trabajo presenta una conclusión y recomendacion al final del mismo en la que hay una estrecha relación con el tema y los argumentos expuestos.
	El trabajo presenta solo conclusión al final del mismo en la que no se evidencia relación con el tema y los argumentos expuestos.
	El trabajo no presenta una conclusión y recomendacion 
	
	5 – 4
	3 - 2
	1 - 0
	Estructura del documento
(3 puntos)
	El trabajo aborda el total de la estructura propuesta.
El índice señala los apartados y subapartados del trabajo y las páginas en los que se encuentra
	El trabajo aborda parcialmente la estructura propuesta.
El índice señala solo los apartados y subapartados del trabajo 
	El trabajo aborda parcialmente la estructura propuesta.
No presenta índice 
	
	3
	2
	1 – 0
	Redacción y ortografía
(2 puntos)
	El texto no presenta errores ortográficos (puntuación, acentuación y grafías).
Se utiliza un lenguaje apropiado con corrección sintáctica y gramatical; utiliza vocabulario preciso, correcto y técnico de la materia. 
	El texto presenta algunos (hasta 5) errores ortográficos (puntuación, acentuación y grafías).
Se utiliza un lenguaje apropiado sin corrección sintáctica y gramatical; utiliza vocabulario preciso, correcto y técnico de la materia. 
	El texto presenta muchos errores ortográficos (puntuación, acentuación y grafías)
Se utiliza un lenguaje apropiado sin corrección sintáctica y gramatical; utiliza vocabulario técnico de la materia. 
	
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