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Evaluación del consumo de combustible y emisiones de un vehículo liviano funcionando con dos mezclas de gasolina y etanol (E7, 8 y E10) bajo condiciones de manejo en Cusco y Lima MetropolitanaPuma Corbacho, Solin Epifanio 05 July 2016 (has links)
El presente trabajo de tesis realiza un análisis de la evaluación del consumo de
combustible y emisiones de dos vehículos livianos, marca Kia Rio y motor de
encendido por chispa, funcionando con dos mezclas de gasolina y etanol (E7,8 y E10).
Uno de los vehículos transitó en Lima Metropolitana, mientras que el otro en la ciudad
del Cusco.
Ambos vehículos fueron instrumentados adecuadamente, para obtener un registro de
las emisiones y trayectoria del circuito de conducción. Además, se obtuvo el valor
promedio del consumo de combustible. Las pruebas fueron realizadas en diferentes
días y horas. Con los resultados obtenidos durante los ensayos, tanto en Lima
Metropolitana y Cusco, se puede inferir que el consumo de combustible aumenta de
acuerdo al tráfico de la ciudad (+15%) y la altitud de la zona (+17,8%). Del mismo
modo, mientras más se aumente el contenido de etanol a la mezcla, el consumo de
combustible sufre un ligero incremento de 18%; ya que el etanol, a diferencia de la
gasolina, posee un poder calorífico inferior; en tal sentido, el motor necesitará un
mayor consumo de combustible para desarrollar la misma potencia.
Con respecto a las emisiones gaseosas expulsadas por el vehículo, se observa un
aumento de CO (+60%) y HC (+80%) debido a las condiciones de tráfico y un mayor
consumo de combustible. Por otro lado, el incremento de etanol en la mezcla de
combustible influyó que las emisiones de CO presentaran un descenso; caso contrario
sucedió que las emisiones de NOX se incrementaran ligeramente. De igual forma, el
efecto de altitud provocó menores emisiones de CO, NOX y HC en gramos por
kilómetro, ya que en Cusco el porcentaje de oxígeno disminuye a 67% en volumen de
aire a causa de la presión atmosférica que cae a 67,2 atm. Finalmente, las emisiones
de CO2 no sufrieron mucha influencia por el aumento de etanol, ni por efecto de la
altura.
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Diseño del sistema de extracción localizado para el banco de pruebas de combustión del proyecto carbónArias Riveros, Julio Miker 11 November 2011 (has links)
El presente trabajo desarrolla el Diseño de un sistema de extracción localizada para el
Laboratorio de Carbón, que sirva o permita la extracción de los gases producidos al
momento de realizar los ensayos ya sea con briquetas de carbón, biomasa (residuos
forestales) o cascarillas de arroz.
Para capturar las partículas se desarrolla un sistema de extracción compuesta por una
campana extractora localizada tipo Canopy (fija), el transporte de los gases y partículas
se realiza por medio de conductos (rectangulares), codos, un sistema de regulación,
absorbidas por un ventilador centrifugo que opera a presión negativa, pasando por los
filtros de mangas (polipropileno) para la captura de partículas y finalmente por el
depurador de limpieza (lavador tipo Venturi), se realiza el lavado de los gases extraídos.
El cálculo para la selección y diseño del sistema de extracción, comprende de ductos de
300mm× 300mm, donde el fluido es absorbido con una velocidad de captura de
0,6m s , velocidad de entrada (transporte) de 20m s , se opta un ventilador centrífugo
de alabes inclinados hacia atrás, es decir < 90° 2 β , lo cual tiene como característica un
menor consumo de potencia, la transmisión de la potencia del motor hacia el ventilador
se realiza por medio de bandas V, la velocidad del rotor y potencia del motor-ventilador
es de 1548 rpm y 2.0 hp , finalmente para la limpieza y captura de las partículas se
realiza por medio de filtro cuya área neta de la tela es aproximadamente 38 m2 y un
área total de la tela de 75 m2 .
Finalmente se presenta los planos de ensamble, despiece y fabricación de todo el
sistema de extracción con un costo total de $ 31,730.00 (dólares americanos), se realiza
los manuales de la instalación y de operación del todo el sistema de extracción
localizada. Se adopta las Normas Técnicas de Prevención Españolas para establecer los
valores admisibles dentro de laboratorio y mantener el confort de las personas al
momento de realizar los ensayos.
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Diseño de sistema de extracción de emisiones de gases de combustión de biomasa bajo condiciones controladasMas Bautista, Ronald Eduardo 25 November 2011 (has links)
El presente trabajo consiste en el diseño de un sistema de extracción de gases de
combustión bajo condiciones controladas (velocidad y temperatura), con la finalidad de
acondicionar los gases de combustión de la quema de la leña, bosta y yareta para la
identificación y cuantificación de las emisiones según normas internacionales. Este
sistema se instalará en el Laboratorio de Energía de la Pontificia Universidad Católica
del Perú.
El diseño de este sistema de extracción se basa en el método 5G de la Agencia del
Medio Ambiente de los Estados Unidos de Norteamérica (EPA), que se centra en los
procedimientos para la medición del material particulado de estufas estáticas. Esto se
complementa con las recomendaciones la Sociedad Americana Gubernamental de la
Industria Higiénica (ACGIH), Asociación Americana de Calefacción, Refrigeración y
Aire Acondicionado (ASHRAE), Asociación Nacional de Contratistas de Fabricación
en Láminas de Metal para Aire Acondicionado (SMACNA), entre otros.
Las condiciones nominales de operación del sistema son las siguientes: capacidad de
extracción de la mezcla de gases (aire con gases de combustión) 0,27m3/s, temperatura
de la mezcla de gases al ingreso del sistema es de 76°C. Estas condiciones se alcanzan
cuando en la estufa estática se quema 4.7 kg/hr de combustible (leña).
El sistema de extracción cuenta con tres zonas: (i) zona inicial, (ii) zona de
estabilización, y (iii) zona de medición. Cada una de ellas cumple con una tarea
predeterminada para llevar a cabo el proceso de medición.
Las dimensiones de los ductos y accesorios (longitud y diámetro) se estimaron en base a
la velocidad recomendada de operación considerando el flujo de extracción de gases
obtenido. Los diámetros de los ductos y sus longitudes se encuentran entre 150 mm a
300 mm, y 250 mm a 3030 mm, respectivamente.
Así mismo las dimensiones de las chimeneas se obtuvieron después de analizar las
condiciones externas (edificaciones contiguas) al Laboratorio de Energía, siendo la
altura obtenida de 21,5m. Esta altura garantizaría la correcta dispersión al medio
ambiente de los gases de combustión, evitando así la contaminación de los edificios con
estos mismos. Sin embargo obtener esta altura no será posible debido a las condiciones
en la infraestructura del Laboratorio.
Se calcularon las pérdidas de presión en la zona de medición, logrando obtener una
caída de presión de 66,59mmH2O, este procedimiento se realizó para realizar la
selección del ventilador a usar en esta zona con la finalidad de obtener un control
permanente sobre la velocidad del flujo de gases en el interior del sistema de extracción.
Finalmente se realizó un cuadro comparativo para las dos propuestas económicas
presentadas por las empresas Tecnitemp EIRL e Ingeniería Industrial Arana EIRL para
la fabricación del sistema de extracción, siendo la empresa Ingeniería Industrial Arana
la que ofrece una mejor propuesta económica para realizar este trabajo.
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Propuesta de metodología para el análisis exergético de un motor de encendido por chispaMontesinos Cahuana, Alan Gabriel 03 August 2017 (has links)
La presente tesis tiene como objetivo plantear una metodología de análisis exergético
que permita identificar los principales factores que producen las mayores pérdidas de
energía en el proceso de combustión interna en motores de encendido por chispa. Una
vez identificadas las principales pérdidas se sugieren estrategias específicas para
mitigarlas en cierto grado, incentivando así a difundir las ventajas y aplicaciones que
tiene el análisis Exergético para equipos térmicos.
La estructura de la metodología propuesta está basada en metodologías
internacionales de evaluación de motores tales como la norma SAE J1349 MAR2008 y
SAE J1995, cuya aplicación permite realizar el análisis exergético de modo
cuantitativo y con mayor simplicidad de cálculo en comparación con el análisis
energético. Por lo tanto se presenta como una herramienta de cálculo más accesible
hacia las personas, que con tan solo tener una base teórica general serán capaces de
aplicarlo identificando los tipos, magnitudes y localizaciones de las irreversibilidades
que se presentan durante el proceso de combustión cualitativamente.
Para lograr el objetivo de esta tesis se inicia con la descripción de las características
termodinámicas y mecánicas de los motores de combustión interna de encendido por
chispa, luego se continuará con los conceptos teóricos necesarios para desarrollar el
análisis energético y exergético. Además se propone la metodología de análisis según
los ensayos realizados a un motor Nissan GA15DS de combustión interna encendido
por chispa. Por último se valida dicha metodología mediante la comparación del
análisis de los resultados obtenidos de los ensayos con trabajos similares anteriores a
la presente tesis.
También se presentan diagramas de Grassmann y Sankey que permiten observar el
comportamiento de los flujos de exergía y energía identificando lugar y magnitud de
las pérdidas. Adicionalmente se realiza la comparación de los resultados obtenidos del
análisis energético con el exergético con fines didácticos para que el interesado
pueda observar la ventaja y desventaja que posee cada tipo de análisis
termodinámico.
Finalmente, de los resultados obtenidos en los ensayos realizados, se llega a concluir
que las principales irreversibilidades donde se disipa el mayor porcentaje de la exergía
se dan en los gases de combustión, la transferencia de calor por radiación y por el
sistema de refrigeración con un porcentaje de 10.3%,15% y 37.9% respectivamente.
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Consideraciones técnicas y económicas de vehículos a gas naturalLópez Rojas, Sergio Ángel Antonio 29 November 2011 (has links)
En los últimos años se han unido esfuerzos en la búsqueda y el aprovechamiento de
fuentes de energía alternativa para la realización de diversas actividades tanto en el
ámbito industrial como doméstico. Fuentes de energía alternativa que brinden una
energía de calidad pero con bajos costos de obtención y de operación; esto debido,
básicamente, al escaseo de los combustibles que comúnmente conocíamos y que
veníamos utilizando. En este documento, el tema tocado es referido a la utilización del
gas natural vehicular.
El presente trabajo de tesis, está enfocado al proceso mismo de la conversión de los
vehículos a gas natural, con la finalidad de presentar de manera ordenada los
procedimientos de la misma, así como de los controles que deben realizarse antes de
y luego de realizada la conversión. Este trabajo lo que busca es ser una base para
iniciar, o continuar, ahondando en los efectos que produce sobre los diversos sistemas
del vehículo convertido.
Para la realización de este trabajo fue necesario realizar visitas a talleres de
conversión dentro de la ciudad para consultar con los dueños y/o jefes de tales talleres
la manera cómo llevan a cabo sus conversiones y algunos inconvenientes que se
presentan durante este proceso. De esta manera, se puede obtener una visión de
campo sobre el proceso de conversión; sin embargo, también ha sido necesaria la
investigación de publicaciones de los enterados sobre el tema, así como, obtener
normativa y legislación para entender qué es lo que se permite y qué lo que no en una
conversión, de lo cual, un jefe de taller generalmente no comenta.
Finalmente, se puede decir que, tanto el negocio de las conversiones como el de la
utilización del gas natural en motores fabricados para tal, se les augura un buen futuro,
por los ahorros percibidos por los usuarios, y por la calidad de las emisiones en los
gases de escape; el único tema por resolver, es la manera en cómo se puede llevar a
cabo una distribución masiva del gas para que no solamente usuarios de la ciudad de
Lima puedan beneficiarse de su utilización. Asimismo, se puede decir que, finalmente
la utilización del gas natural estaría destinada a aquellas personas cuyo recorrido
anual sea un poco elevado debido a los costos que existen para la conversión y a que
el ahorro de combustible es más percibido cuando se recorre más con el vehículo.
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Evaluación de los efectos de la variación del octanaje de la gasolina y el gasohol E7.8 sobre el comportamiento de un motor monocilíndrico de encendido por chispaQuispe Medina, Javier Andre 10 October 2016 (has links)
La presente tesis aborda un análisis experimental del rendimiento, y emisiones de gases
de escape de los efectos del octanaje y del contenido de etanol de la gasolina comercial
sobre el comportamiento de un motor mono-cilíndrico de encendido por chispa que
pertenece a un grupo electrógeno CATTINI/RI1500T2 de 1500 W, el cual fue abastecido
con distintos gasolinas y gasoholes de distintos octanajes, se varió la relación de
compresión y fue instalado en el Laboratorio de Energía de la PUCP.
Se utilizaron 3 gasolinas comerciales (gasohol, E7.8) diferenciados por el índice de octano:
gasohol 90 plus, gasohol 95 plus y gasohol 97 plus. Posteriormente, mediante un proceso
de destilación implementado fue separado el contenido de etanol de estos combustibles.
Con ello, se obtuvieron, en total, 6 muestras de combustibles (3 E7.8 y 3 E0).
Adicionalmente, se variaron las dimensiones de la cámara de combustión; obteniéndose 3
relaciones de compresión: RC1 (10.1: 1), RC2 (8.4: 1) y RC3 (11.5: 1). Los ensayos fueron
realizados en 15 condiciones de carga.
Los resultados obtenidos muestran que el consumo de combustible disminuye (mayor
rendimiento efectivo) para mayores relaciones de compresión usando un apropiado nivel
de octanaje. En referencia a los parámetros calculados, se podría afirmar que el
rendimiento efectivo del motor aumenta conforme se incrementa la carga y la relación de
compresión; cuando no se tiene evidencia de una combustión anormal para un apropiado
nivel de octanaje. Además se logró registrar la vibración del funcionamiento del motor y se
identificó un ligero menor nivel de vibración al usar combustibles de 95 octanos.
Por otro lado, los resultados de las emisiones muestran que las cantidades de emisiones
de CO dependen íntimamente del dosado relativo; para un dosado relativo que incrementó
su valor desde 1 a más (mezclas ricas en combustible), sus emisiones de CO aumentaron.
Debido al mayor contenido de oxígeno en los E7.8 se tiene una combustión más completa
y se reducen las emisiones de CO y no dependió significativamente del nivel de octanaje.
En efecto; al haber una combustión más completa, las emisiones de CO2 aumentaron y se
tuvo la reducción de los hidrocarburos no quemados
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Evaluación experimental y modelado termodinámico del proceso de combustión de un motor diesel de aplicación industrialAlvarez Marín, Jorge 30 April 2018 (has links)
El presente trabajo analiza el comportamiento de un motor estacionario de cuatro
tiempos del ciclo Diesel, para lo cual se consideró tres regímenes de giro del motor
(1000, 1500 y 2000 RPM) y para cada régimen de giro se varió tres veces la carga
(40, 80 y 120 N-m). En dichas condiciones de funcionamiento se analizaron los
parámetros de desempeño del motor, las curvas de presión dentro del cilindro en
función de ángulo de giro del cigüeñal, la liberación de calor producida por la quema
del combustible y el intercambio de calor a través de las paredes del cilindro. El
estudio abarca la parte experimental y la parte del modelado termodinámico cerodimensional.
En la parte experimental se realizaron mediciones con el objetivo de recolectar
informaciones sobre la presión al interior del cilindro, el flujo de combustible, las
temperaturas y presiones de los fluidos del motor y la emisión de gases
contaminantes; con excepción de los contaminantes, los datos sirvieron como datos
iniciales para la implementación del modelo cero-dimensional y a su vez de referente
para poder hacer la validación del modelo.
En la parte del modelado, fue necesario el uso de datos correspondientes a la
geometría del motor, datos de operación del motor, datos de tiempos de combustión y
datos del combustible utilizado. Por ser el modelo de tipo cero-dimensional, no fue
posible validar los datos de emisión de contaminantes, pero si los fenómenos físicos
como el calor liberado durante la combustión y el intercambio de calor entre los gases
y la pared del cilindro. La presión se predice mediante la aplicación de la ley de gas
ideal y la primera ley empleada en la liberación de calor, modelada con una función
dupla de Wiebe.
Los resultados experimentales y del modelado de la presente tesis se presentan de
forma gráfica, superponiendo las curvas de liberación de calor y variación de presión al
interior del cilindro en las distintas condiciones de operación del motor, comparando
así el porcentaje de aproximación entre las curvas teóricas y las experimentales.
También se representan, numérica y gráficamente, parámetros de importancia como el
retraso al autoencendido, los tiempos de duración de la combustión, la presión sin
combustión y la temperatura de los gases en el cilindro.
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Diseño de una estrategia de control para que un convertidor electrónico dc/ac trifásico suministre inercial virtual de una fuente de energía renovable a la red eléctricaNovoa Oliveros, Erland Fernando 26 May 2022 (has links)
La creciente tendencia de utilizar vehículos eléctricos, conlleva a reemplazar los grifos de
vehículos de combustibles fósiles por electrolineras. Una electrolinera puede utilizar una fuente
de energía renovable (ej. Solar o eólico) para cargar un vehículo; además, el excedente de
energía podría ser suministrado a la red eléctrica trifásica, haciendo uso de un convertidor
electrónico dc/ac (o inversor). Sin embargo, conectar un convertidor tradicional reduce la
estabilidad relativa de la frecuencia eléctrica de la red, porque no ofrece oposición ante un
cambio de frecuencia, tal como lo hace un generador síncrono debido a la inercia de su rotor.
Las variaciones de frecuencia son producto del desequilibrio entre la potencia generada y las
cargas en la red. Si la frecuencia se aleja mucho de su valor nominal o si la rapidez de cambio
de la frecuencia es elevada, puede afectar el sincronismo de los generadores que alimentan la
red. Por lo tanto, se procede a cortes de energía en sectores de la red, para evitar que la
inestabilidad se propague en otros sectores de la red, lo cual se traduce en grandes pérdidas
económicas.
La presente tesis busca establecer una estrategia de control para que un convertidor tradicional
permita la conexión de una fuente de energía renovable a la red eléctrica, con el objetivo de
mejorar la estabilidad de la red, mediante el suministro de inercia virtual (o emulación de
inercia). La estrategia de control no requiere la utilización de elementos adicionales complejos
o costosos en el convertidor o la modificación de este, lo cual constituye una solución
económica y sin complejidad constructiva. Al final de la tesis se realiza simulaciones en Matlab
para probar los diseños de los lazos de control y se valida resultados en PSIM (simulador de
electrónica de potencia), logrando un convertidor con inercia virtual, que puede suministrar a
la red, igual o mejor inercia que un generador síncrono hidroeléctrico de grandes dimensiones.
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Análisis del grado de sostenibilidad entre procesos de producción de hidrógenoCarlos Quinteros, Miguel Angel 14 February 2023 (has links)
El hidrógeno como un vector energético y combustible renovable es una de las mejores
alternativas a los combustibles fósiles tradicionales por su alta densidad de energía y nula
generación de gases de efecto invernaderos durante su combustión. Por esta razón, en los
últimos años se han desarrollado múltiples métodos para su producción a partir de fuentes
renovables como el agua y la biomasa. Sin embargo, actualmente la producción mayoritaria de
hidrógeno proviene de fuentes no renovables, de modo que el impacto medioambiental de una
economía basada en hidrógeno como fuente de energía puede resultar negativa. Bajo este
contexto surge la necesidad de evaluar el nivel de sostenibilidad de los métodos de producción
para garantizar que una eventual economía basada en este elemento sea sustentable desde su
etapa de síntesis hasta el momento de su aplicación.
El presente trabajo de investigación presenta una revisión crítica de los principales procesos de
obtención de hidrógeno, así como de alternativas emergentes, tras lo cual se realiza una
evaluación del grado de sostenibilidad de cada uno en base a los doce principios de química
verde. A partir de esta valoración se proponen las alternativas más favorables para la
producción de hidrógeno. Asimismo, se ofrecen opciones para desarrollar una metodología
flexible que permita cuantificar el grado de sostenibilidad con el fin de eliminar la ambigüedad
y subjetividad inherentes a realizar una evaluación con criterios descriptivos.
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Desarrollo de modelos de formación de hollín para la identificación vía modelamiento numérico de las principales especies químicas precursoras de hollín en flujos turbulentos reactivosValencia Ramírez, René Sebastian 01 February 2023 (has links)
El modelamiento numérico de procesos de formación de hollín en sistemas de
combustión reales representa un gran reto debido a la fuerte interacción entre la
turbulencia, la cinética química y la dinámica de las partículas de hollín. Esto
significa que tanto los modelos de turbulencia como los de reacción química
deben ser lo suficientemente detallados como para producir resultados precisos
de las distintas especies químicas que intervienen en los procesos de formación
de hollín. También es importante que todas las fases de la formación de hollín
sean descritas adecuadamente por los modelos numéricos utilizados, y que
exista una herramienta computacional capaz de modelar dichos fenómenos. Sin
embargo, en la actualidad no existe ninguna herramienta de libre acceso que
incluya algún tipo de modelamiento detallado de hollín, por lo que la mayoría de
los estudios sobre el tema han sido realizados en el pasado con herramientas
desarrolladas por los propios investigadores. En consecuencia, en este trabajo,
utilizando C++ como lenguaje de programación, diferentes modelos detallados de
formación de hollín han sido implementados en la herramienta computacional de
acceso libre OpenFOAM. Más específicamente, los modelos considerados
incluyeron (i) el modelo semi-empírico de 2 ecuaciones (2EQ), y los modelos
basados en (ii) el método de momentos con cierre interpolativo (MOMIC), (iii) el
método híbrido de momentos (HMOM), y (iv) el método seccional discreto (DSM).
Todos los modelos fueron desarrollados y evaluados en los contextos de
simulación Reynolds averaged Navier Stokes (RANS) y large eddy simulation
(LES). Además, la fase gaseosa del proceso de combustión fue descrita usando
el modelo steady laminar flamelet (SLF), en las simulaciones RANS, y el modelo
flamelet/progress variable (FPV), en las simulaciones LES. Las simulaciones
numéricas fueron realizadas considerando diferentes especies químicas
precursoras de hollín en la fase de nucleación de este. Para la oxidación del
hollín, especies oxidantes como el radical hidroxilo (OH) y el oxígeno (O2) fueron
consideradas. Para el crecimiento superficial, a su vez, el acetileno (C2H2) y
distintos hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH) fueron considerados. Los diferentes resultados numéricos obtenidos en contextos RANS y LES fueron
comparados con los correspondientes datos experimentales del International
Sooting Flame Workshop (ISF), correspondiente a las llamas turbulentas (i)
Adelaide jet flame EHN 1 y (i) Adeladie bluff-body flame ENB-1. En concreto, los
niveles de hollín predichos con cada uno de los modelos de formación de hollín
considerados fueron evaluados y comparados con datos experimentales
disponibles en la literatura. Los principales resultados obtenidos indican que,
utilizando como especies químicas precursoras al benceno (A1) (en el caso
RANS) y al pireno (A4) (en el caso LES), el mejor modelo para predecir la
formación de hollín en las llamas turbulentas estudiadas es el HMOM. En
particular, este modelo es capaz de captar la bimodalidad de la función de
distribución del tamaño del hollín y de incluir las cadenas de agregados. También
fue comprobado que los principales precursores del hollín son los PAH, y que el
campo medio de estos no varía significativamente de uno a otro. Por lo tanto,
utilizando un adecuado factor de adherencia, la importancia del PAH particular
utilizado en la nucleación disminuye. Finalmente, los resultados indicaron
también que el costo computacional asociado a cada modelo es un factor
limitante. Así, el elevado costo computacional del modelo DSM no justifica su
uso en llamas turbulentas. De esta forma, en términos de costo computacional,
la mejor opción para las llamas estudiadas es también el modelo HMOM.
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