Evaluación energética y exergética en un motor de combustión interna ciclo Otto de 1.6L




La Universidad Internacional SEK, líder en investigación, busca soluciones con análisis del balance energético y exergético, que permitirán conocer  el  rendimiento  real  de  un  motor  de  combustión  interna así como su impacto ambiental y cómo transformar esta energía.

Un mundo más sostenible requiere de la implementación de equipos de uso de hidrocarburos de alta eficiencia, sistemas y procesos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y conservación de los combustibles fósiles. La producción de electricidad y transporte es una de las principales causas de los actuales niveles de emisiones de gases de efecto invernadero. Dados los problemas de la energía y el ambiente que son cada vez más graves, la mejora del proceso de combustión en el cilindro no puede cumplir los requerimientos de mayor eficiencia térmica de los MCI por sí sola. Actualmente, muchas investigaciones apuntan a la recuperación de calor (residuos) de gas y agua de refrigeración para mejorar la economía de combustible y la reducción de las emisiones de CO2.

El  presente  trabajo  tuvo  como  objetivo  evaluar  el  comportamiento  de  un  motor  de combustión  interna  de  ciclo  Otto  mediante  el  balance  de  energía  y  exergía  para  la valorización de su rendimiento; se consideró como caso de estudio un motor de 1.6 L. El cálculo energético se  desarrolló en  una ruta previamente caracterizada a una  velocidad constante de 50 km/h y 90 km/h. Tras una investigación de tipo experimental, con base en observación  y  medición,  además  de  métodos  de  inducción,  deducción  y síntesis,  se determinó, dentro de las principales conclusiones, que el análisis del balance energético y exergético permite  conocer  el  rendimiento  real  de  un  motor  de  combustión  interna.

Mediante  este  análisis, el motor del vehículo de 1.6 L de cilindrada, que fue utilizado como caso de estudio presenta un rendimiento energético promedio de 27.6 % para una velocidad de 50 km/h (2 300 rpm). En lo referente a la eficiencia exergética, se determinó que el flujo de exergía promedio del sistema es 22.3 % para el uso del motor a la velocidad de 50 km/h (2 300 rpm), este comportamiento es similar para la velocidad de 90 km/h. Se concluye que entre las velocidades de 50 km/h y 90 km/h no existe diferencia significativa, ni para la eficiencia energética ni exergética. A partir de una metodología en la cual se cuantifique la entrada y salida del flujo energético se puede establecer el comportamiento energético y exergético en un MCI. El análisis del Ciclo Otto ha demostrado que, bajo condiciones ideales, un MCI puede presentar una eficiencia de hasta 56.5 %, sin embargo, en condiciones reales la eficiencia energética es mucho menor siendo inferior al 30 %.

El sistema de investigación fue desarrollado en el proyecto Caracterización de Emisiones de Escape de Vehículos Livianos a Grandes Alturas con Mezcla de Combustibles liderado por el  Jefe de Programa de Investigación de la Facultad Edilberto Llanes-Cedeño y Ingeniero Juan Rocha-Hoyos Jefe de Linea de Investigación y José Bolívar Carguachi siendo semillero de investigación de la UISEK. Ver investigación aquí.

Los datos de esta investigación es de tipo experimental pues estudia el problema de una manera controlada para la obtención de resultados y están a disposición de investigadores, profesionales y estudiantes de la Ingeniería, con el ánimo de contribuir a evaluar soluciones de energía y reducirse el impacto ambiental en la sociedad ecuatoriana.

Artículo escrito por: 
Ing. Edilberto Llanes Cedeño Phd. Docente Investigador de la Facultad de Arquitectura e Ingenierías

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