Comparación del funcionamiento mecánico, termodinámico y ambiental de motores operando con gasolina y gas natural de La Guajira

Abstract

RESUMEN: En este artículo se presentan los resultados experimentales del funcionamiento mecánico y ambiental de un motor Toyota Hilux 2.400 cm3 . con relación de compresión 9:1 y el diagnóstico termodinámico de un motor de ensayos normalizado de relación de compresión variable ASTM-CFR monocilíndrico, operando con gasolina y gas natural de La Guajira. Al usar gas natural en el motor Toyota se observó que para mantener la misma potencia se produce un incremento del consumo específico de combustible cercano al 20%, sin embargo el costo específico (pesos/galón equivalente) está cercano al 50% a su favor. El rendimiento volumétrico mejoró alrededor del 10% respecto a la gasolina. Las emisiones de CO disminuyeron alrededor del 40%. Al hacer la comparación en términos termodinámicos en el motor CFR para una relación de compresión de 9:1, se observó que al usar gas natural de La Guajira, la potencia indicada disminuyó en 12,5%, la presión máxima de combustión disminuyó alrededor del 17%, lo que implica disminución proporcional en la temperatura instantánea cercana al 20% para las mejores condiciones de operación del motor. El coeficiente convectivo de transferencia de calor disminuyó alrededor del 28%. La primera fase de la combustión se duplica respecto a la gasolina al mantener el mismo ángulo de avance de chispa. Al usar un avance 15º por encima del establecido para gasolina, esta fase se hace similar.

ABSTRACT: This paper shows experimental results of a Toyota Hilux 2400 swept volume, compression ratio 9:1 engine, operating with La Guajira natural gas and petrol. Also shows a thermodynamic study of those fuels in a normalized, variable compression ratio ASTM-CFR monocylinder engine. When using natural gas, Hilux engine increases its fuel consumption around 20% for the same power. Volumetric efficiency increases 10% and CO emissions decrease around 40%. When comparing thermodynamic parameters in CFR engine operating at a compression ratio of 9:1, it was found a 12,5% decrease in indicated power and 17% in maximum combustion pressure, which is proportional to temperature diminish of around 20%. Convective heat transfer coefficient decreases around 28% respect to petrol. First laminar combustion phase is duplicated when using the same spark advance as petrol, nevertheless this is maintained almost constant when spark is advance 15º over petrol spark advance.