DESARROLLO DE PRUEBAS DE ADICIÓN DE HIDRÓGENO EN MOTOR DE COMBUSTION INTERNA DIESEL

Abstract

As part of a project to Komatsu Reman Center Chile, in this paper the results of tests performed in the Laboratory of Thermofluids of the Federico Santa María Technical University are evaluated, to quantify the advantages of operating the diesel engine, brand Perkins model M80T, with hydrogen gas in three operating points. A study on the characteristics of the oil is done, to continue the description of diesel fuel and to describe a four-stroke diesel engine, as used in the experience. Hydrogen characteristics then presented, to analyze as a potential fuel for diesel engine. Detailed methodology to perform the addition of hydrogen to diesel engine, including previous procedures, as the preparation of test bench, the procedure itself, which it refers to the use of the engine, and subsequent activities to the addition of hydrogen. These tests with the engine, includes a baseline performed using only diesel oil A1, at three points of the torque curve, and testing with hydrogen, at the same points of operation. Later, it is performed comparing all the variables recorded in both tests, obtained as a result, in the presence of hydrogen, the specific consumption of diesel decreases 244.71 to 221.48 [g/kWh]. This indicates a saving of 9.49% to 2000 RPM, which it is the largest savings achieved in the three control points, plus hydrocarbon emissions and CO2 decreases in all time points studied. Complementarily, currently developed processes are presented for producing hydrogen, analyzing in detail the electrolysis technology to finally evaluate the performance indicators of each type of electrolyser, in order to be used in the mining company truck Komatsu.

En el marco de un proyecto para Komatsu Reman Center Chile, en el presente trabajo se evalúan los resultados obtenidos en los ensayos realizados en el Laboratorio de Termofluidos de la Universidad Técnica Federico Santa María, para cuantificar las ventajas de operar el motor tipo diésel, marca Perkins modelo M80T, con hidrógeno gaseoso en tres puntos de operación. Se realiza un estudio sobre las características del petróleo, para continuar con la descripción del combustible diésel y poder describir un motor diésel de cuatro tiempos, como el utilizado en la experiencia. Luego, se presentan las características del hidrógeno, para analizarlo como un potencial combustible para el motor diésel. Se detalla la metodología para llevar a cabo la adición de hidrógeno al motor diésel, incluyendo los procedimientos previos, como la preparación del banco de pruebas, el procedimiento propiamente tal, que se refiere a la utilización del motor, y las actividades posteriores a la adición de hidrógeno. Estas pruebas con el motor, incluyen una línea base realizada utilizando solo petróleo diésel A1, en tres puntos de la curva de torque, y el ensayo con hidrógeno, en los mismos puntos de operación. Posteriormente, se lleva a cabo la comparación de todas las variables registradas en ambos ensayos, obteniéndose como resultado, que en presencia del hidrógeno, el consumo específico de diésel disminuye de 244,71 a 221,48 [g/kWh]. Esto, indica un ahorro de un 9,49% a 2000 RPM, el cual es el mayor ahorro obtenido en los tres puntos de control, además las emisiones de hidrocarburos y CO2 disminuyen en todos los puntos estudiados. Complementariamente, se presentan los procesos actualmente desarrollados para la obtención de hidrógeno, analizándose en detalle la tecnología de la electrólisis para finalmente evaluar los indicadores de rendimiento de cada tipo de electrolizador, con el objetivo de ser utilizado en el camión minero de la empresa Komatsu.