INGENIERIA CIVIL EN MECANICA PROGRAMA DE PROSECUCION DE ESTUDIOS VESPERTINO GUIA DE LABORATORIO

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1 INGENIERIA CIVIL EN MECANICA PROGRAMA DE PROSECUCION DE ESTUDIOS VESPERTINO GUIA DE LABORATORIO ASIGNATURA 9518 MAQUINAS TERMICAS NIVEL 04 EXPERIENCIA C922 FENOMENOS DE COMBUSTION Y ASPECTOS AMBIENTALES EN FUENTES MÓVILES HORARIO: SABADO: HRS. 1

2 TITULO: FENOMENOS DE COMBUSTION Y ASPECTOS AMBIENTALES EN FUENTES MÓVILES 1. OBJETIVO GENERAL Se establece la relación existente entre energía y aspectos ambientales en un proceso de combustión de un motor de combustión interna diesel. 2. OBJETIVOS ESPECIFICOS: a) Determinar las curvas características del motor de combustión interna en función de la velocidad de giro. b) Determinar la concentración de gases en los productos de combustión: CO, CO2, NO x, SO 2 y H 2. c) Determinar y evaluar teóricamente el proceso de combustión en el motor de combustión interna mediante un balance de reactantes y productos de combustión. d) Determinar factores de emisión de los productos de combustión en motores diesel. 3. ASPECTOS TEORICOS: Desde un punto de vista teórico, la ecuación básica que establece un balance estequiométrico para una reacción de combustión con combustible único es : Si se resuelve de modo genérico la ecuación anterior se tiene que el balance entre reactantes y productos dependiendo de la cantidad de aires es: 2

3 De la reacción anterior debe considerarse los siguientes aspectos: El monóxido de carbono debe resolverse por cálculos de equilibrio químico. Con una cantidad de aire bajo el estequiométrico no habrá suficiente para oxidar todo el carbono e hidrógeno presentes en el combustible. En ese caso, los productos serán una mezcla de CO2, H2O, CO y algo de H2 (poco) con la presencia de N2. puesto de esta forma indica directamente la relación aire combustible sin necesidad de cálculos posteriores. Con lo anterior, los parámetros clásicos de combustión en un motor pueden definirse como: Donde: representa la proporción entre el número de moles de combustible y el número de moles de aire en la combustión. representa la relación combustible aire entre la combustión real y la estequiométrica. (tiene el mismo valor en base másica o molar) 3

4 Así, la mezcla pobre en combustible y rica en aire será (Característica de motores diesel, la sobra de aire da garantía de la oxidación completa del combustible) De forma general: Mezcla Estequiométrica : Mezcla rica em combustible y pobre em aire (típica de motores ciclo Otto): Motores Diesel: Motores CICLO OTTO : Una mezcla pobre en aire producirá alto monóxido de carbono y combustible no quemado, en consecuencia la tendencia hoy es que estos motores trabajen muy próximos de la relación estequiométrica. Las características de los combustibles clásicos utilizados en motores de combustión interna son: 4

5 En cuanto a una breve revisión de aspectos ambientales, en las figuras a continuación se observa una comparación cualitativa de emisiones relativas no controladas en el motor a gasolina y diesel: GASOLINA DIESEL CO HC NO OLOR HUMOS RICA POBRE 5

6 4. EQUIPO A UTILIZAR UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE Las pruebas serán realizadas en el motor diesel MOTOR DIESEL MERCEDES BENZ MODELO 352 Especificaciones Valores Potencia 130 HP DIN A 2000 RPM Cilindros 6 en línea Relación de compresión 16.5 :1 Cámara de Combustión Directa Válvulas 4 por cilindros. 6

7 Los equipos de medición corresponden a un equipo de celdas electroquímicas marca Testo 350 xl. 7

8 5. METODOLOGIA A EMPLEAR Se establecerá la siguiente metodología de trabajo: 1) Se revisan niveles de agua, aceite y combustible del motor con la respectiva instalación del equipamiento que registra variables mecánicas y ambientales. Específicamente, tacómetro, Testo 350 xl, termocupla y cronómetro 2) Se pone carga en el equipo registrando las siguientes variables: RPM Carga en Dinamómetro (Kgf) Volumen de combustible Tiempo de evacuación de combustible O 2 (%) CO (ppm) CO 2 (%) H 2 (ppm) NO (ppm) NO 2 (ppm) SO x (ppm) 3) Posteriormente se repita la operación para cinco tipos de cargas diferentes. 8