Estudio de las inestabilidades de combustión de un motor de encendido provocado trabajando con altas relaciones de compresión

Abstract

RESUMEN: El agotamiento de los combustibles fósiles, las metas en la reducción de gases de efecto invernadero y la necesidad de implementar mecanismos de desarrollo sostenible en el país motivan el uso de combustibles gaseosos renovables para generación de electricidad en las zonas no interconectadas. Sin embargo, la oferta de motores estacionarios se margina al uso ya sea de diésel, gasolina, o gas natural en un rango de composiciones muy estrecho, por lo que se hace necesario encontrar una solución para que un solo motor use una franja más amplia de la gran canasta energética de la que se dispone en la actualidad. En este trabajo de investigación se estudian las inestabilidades de combustión y la dispersión cíclica en un motor de encendido provocado con mezclas gas natural/biogás como combustible y alta relación de compresión. Se han realizado pruebas experimentales para mezclas biogás y biogás enriquecido con composiciones de 60-40, 70-30 y 80-20 en porcentajes de composición volumétrica de metano y dióxido de carbono respectivamente, se adaptaron modelos de combustión turbulenta y confinada y modelos geométricos de desarrollo de llama los cuales junto con la fracción de masa quemada obtenida experimentalmente permiten calcular ciclo a ciclo parámetros geométricos de llama y velocidades de combustión con sus respectivas variaciones. El motor convertido operó con una apertura de la válvula mariposa promedio de 35% y rendimiento volumétrico promedio de 50%. En condiciones de operación estable no se superaron valores del 8% para el coeficiente de variación de la presión media indicada en ningún punto de operación debido al uso de altas relaciones de compresión. El valor más alto para el pico de detonación fue de 2.56 bares. Valores obtenidos para velocidades de deflagración turbulenta por modelos geométricos y por modelos de combustión turbulenta presentan diferencias. Se espera que los resultados del proyecto contribuyan a un mejor entendimiento de los límites prácticos de la utilización de combustibles gaseosos a altas relaciones de compresión en motores de encendido por compresión para generación de electricidad.