Análisis de la Eficiencia Energética en un Motor de Ensayo con Diferentes Formulaciones de Combustibles Mediante Ensayos Experimentales y Diagnóstico Numérico

Resumen

Este estudio planificó y ejecutó una serie de ensayos experimentales para investigar combustibles alternativos a la gasolina y su impacto en la eficiencia de los motores de combustión interna. Se diseñaron, realizaron y analizaron 36 ensayos utilizando cinco tipos de combustibles en un banco de pruebas, empleando mezclas con concentraciones volumétricas optimizadas para maximizar las diferencias en densidad energética, usando combustibles sustitutos tipo TRFE. El análisis reveló que los combustibles con mayor densidad energética generaron un trabajo erogado por litro superior, aunque con una menor eficiencia energética en términos de conversión químico-mecánica. Para profundizar en el análisis de las propiedades químicas de los combustibles y su impacto en el rendimiento del motor, se desarrolló una herramienta de diagnóstico basada en simulación numérica. Esta herramienta, implementada en Python, analiza las trazas de presión experimentales de los motores para ofrecer información termodinámica detallada. El método incluye un filtro para las trazas experimentales, el modelado de mezclas de gases, un modelo 0D de compresión y un modelo de combustión de dos zonas, optimizando así datos no disponibles en los ensayos experimentales al resolver un problema de minimización entre la presión simulada y la experimental. La aplicación de esta herramienta proporciona resultados que demuestran el impacto de las diferentes formulaciones de combustibles en el rendimiento y la velocidad de combustión. El método desarrollado en este trabajo facilita el diagnóstico de los ensayos experimentales, contribuyendo a futuras mejoras en el diseño de motores y la selección de combustibles.