Optimización del sistema de alimentación de combustible de un motor de combustión interna de encendido por chispa a biogás, estacionario de 6 KW de potencia

Abstract

La presente tesis fue elaborada en el marco del proyecto multidisciplinario “Biogás para la generación de Energía” auspiciado por el Instituto General de Investigación de la Universidad Nacional de Ingeniería y ejecutado por las facultades de Ingeniería Mecánica, Ingeniería Química e Ingeniería Ambiental. En este trabajo se presenta una alternativa de cómo optimizar los sistemas de arranque y de alimentación de combustible de un motor estacionario gasolinera para su funcionamiento con biogás. También se ha incluido el sistema de regulación de la velocidad, el cual permitirá el funcionamiento correcto del motor bajo diferentes regímenes de carga. Las metas fueron poder producir dispositivos que se adapten fácilmente a los motores existentes, dichos dispositivos han sido diseñados para el correcto arranque en frío del motor, para la marcha en ralentí y a bajas cargas cuando el motor funciona con biogás, para efectuar la transición de biogás a gasolina cuando escasea el biogás y el motor tenga que funcionar con su combustible de diseño, esto para darle mayor confiabilidad al sistema. Para tal fin, hemos utilizado un motor estacionario, al cual se le han diseñado, fabricado y también se han comprado algunos componentes, los cuales han sido adaptados y montados para el normal funcionamiento de dicho motor al rediseñar los sistemas de arranque y de alimentación del motor estacionario se han aprovechado al máximo el diseño original del motor y sus partes componentes, esto con el fin de obtener la máxima potencia del motor. La presente tesis consta de ocho capítulos, los cuales tratan de: El Capítulo I Introducción, trata de los antecedentes del trabajo, como es el proyecto “Uso de Biogás en Motores”; el proyecto multidisciplinar^ “Biogás para la Generación de Energía”, el cual dio origen al tema de la presente tesis como un subproyecto y la cual se continuó desarrollando dentro del proyecto “Energía y fertilizantes a mediana escala a partir de la biomasa”, se describe en términos generales el biogás y algunas de sus aplicaciones; así como también los objetivos que se persiguen en el presente trabajo. Con este capítulo se busca introducir al lector en el tema del presente trabajo, su importancia y la motivación que originó el tema. Mediante el Capítulo II, Estudio teórico de los sistemas de arranque y alimentación convencionales de un motor de combustión interna de encendido por chispa se hace llegar al lector un extracto de la teoría de ambos sistemas para que el lector pueda conocer los principios de funcionamiento de dichos sistemas y cuáles son los componentes de cada sistema, así también se habla de las posibles dificultades encontradas al momento de hacer la conversión de gasolina a biogás. > En el Capítulo III, Planteamiento de las posibles alternativas para mejorar los sistemas de arranque y alimentación del motor trabajando con biogás, se describen las diferentes posibles soluciones que se proponen para lograr los objetivos del presente trabajo, se describe cada opción, así como también se hace el análisis de las ventajas y desventajas de cada alternativa, lo cual nos ayudará a escoger la mejor de ellas. > El Capítulo IV, Adaptación e implementación del sistema de arranque del motor trabajando con biogás es el capítulo más importante del presente trabajo, trata acerca de la implementación de la alternativa elegida en el capítulo anterior. En este capítulo se describe en detalle la secuencia de las modificaciones efectuadas al sistema de alimentación hasta conseguir el sistema más adecuado. También se describe la implementación del sistema de regulación del motor. En el Capítulo V, Estudio experimental de los procesos de arranque y alimentación de combustible modificados, se hace una descripción del banco de ensayos con el motor estacionario, de las características técnicas del mismo, así como de la instrumentación utilizada en la ejecución de los ensayos. También sé describe la metodología de trabajo, y se muestran los protocolos de pruebas. En el Capítulo VI, Análisis y discusión de los resultados, se presentan los resultados obtenidos durante los ensayos para diferentes condiciones de funcionamiento y se hace un análisis de dichos resultados. Finalmente, en el Capítulo VII, Conclusiones y Recomendaciones se presentan las conclusiones más pertinentes relacionadas al tema. Por último, quiero expresar mi agradecimiento a todas las personas que contribuyeron a la realización de la presente tesis, en especial al Dr. Guillermo Lira Cacho, asesor del presente trabajo, al Ing. Alfredo Oliveros Donohue, director de los proyectos “Biogás para la generación de Energía” y “Energía y fertilizantes a mediana escala a partir de la biomasa”, también al Ing. Raúl Figueroa Reynoso y al Bachiller Manuel Heredia Muñoz por su colaboración y apoyo en la ejecución de los ensayos.