Investigación de la aplicación de un medio poroso a un motor de combustion interna

Abstract

Este trabajo de investigación intenta ser una confribución al desarrollo cientifico de la tecnologIa de medios porosos (MP) aplicada a motores de combustiOn intema (MCI). Esta nueva aplicación ha sido considerada como una idea prometedora para acercarse a una mejora del proceso de combustion y poder lograr un sistema de emisión de NO,, y material particulado casi cero, gracias a las propiedades de transporte de calor y resistencia térmica entre otras caracterIsticas que poseen los MP, para mejorar los procesos de vaporización de combustible,formaciOn de la mezcla, proceso de combustion y recircullación de energIa. Se somete un motor encendido por compresión deinyecciOn directaalimentado con diesel, a ensayos en tin freno dinamométrico del tipo hidráulico estableciendo una linea base de las curvas caracterIsticas del motor (Potencia, torque y consumo especIfico de combustible) y las emisiones de gases de escape (CO, CO2, 02, HC, NOx e indice de ennegrecimiento), para luego introducir un material altamente poroso hecho de espunia cerámica en la cámara de combustion, especIficamente en la cavidad superior del piston, sin considerar otras modificaciones al motor. En la fase experimental del trabajo se logra conocer en la práctica las dificultades asociadas a la correcta selección del material poroso, su geometrIa, propiedades mecámcas y térmicas.Se concluye que entre los aspectos más importante a tener en cuenta para el funcionamiento de un motor con una modificación de este tipo están(i) la fijación del medio poroso a la cavidad del piston y (ii) el precalentamiento de la cámara de combustiOn, especIficamente del MP, para lograr el encendido del motor. Por otro lado, el estudio contempla una fase de simulaciones de la cmética de la combustion, dondese utiliza el software PREMIX modificado con el mecanismo de reacción Gill - MECH 3.0 para gas metano, con el objetivo de conocer el potencial de la aplicación de un medio poroso en un reactor a altas presiones. Una vez validado el modelo matemático para el rango de relaciones de equivalencia (0.9 < (I <5), y presiones del reactor entre I y 5 atm, se comprueba cualitativamente que con el incremento de la presión, existe una mejora en el proceso de transferencia de calor para el rango de mezclas ricas (1.2 <t <2), con un óptimo en cI = 2 y 5 atm, donde la transferencia mejora en un orden del 72%; y con un efecto desfavorecedor en la generaciOn de gas de sintesis (H2, CO2, CO) en procesos de oxidación parcial de mezclas ricas.