Viking

5.2.1 Caracterización de los combustibles empleados

El biodiésel empleado, tanto de orujo como de girasol, fue el obtenido en el capítulo 2. La calidad del mismo fue evaluada a partir de la determinación de sus principales propiedades en el tercer capítulo de acuerdo a las normativas establecidas para cada una de ellas, las cuales además se especifican en el apartado 3.2.2 y los resultados correspondientes, como se ha mencionado anteriormente, aparecen reflejados en la Tabla 3.2.

Durante esta experiencia se utilizaron mezclas biodiésel/gasoil en las proporciones 20/80 (B20), 50/50 (B50) y 80/20 (B80), además de los combustibles puros (biodiésel de ambas naturalezas y gasoil).

5.2.2 Equipamiento

5.2.2.1 Banco de ensayos para motores

El equipamiento empleado en la etapa experimental, correspondiente al banco de pruebas (motor Perkins AD 3-152, dinamómetro Froment modelo XT200 y flujómetro Froment FM502), correspondiente al descrito en el apartado 3.2.3.

5.2.2.2 Medidor de emisiones contaminantes

Para la medición de las emisiones contaminantes, se acondicionó una sección del conducto de escape del motor con el objetivo de insertar la sonda del medidor de gases, según se observa en la Figura 5.1.

105 Figura 5.1 Modificación realizada al conducto de salida de los gases residuales de la

combustión en el motor Perkins AD 3-15

El equipamiento empleado para estos fines fue el sistema de medición portátil para el análisis profesional de productos de la combustión Testo 350-S, el cual permitió realizar la medición de la concentración de CO, SOx y NOx, además de registrar la temperatura de salida de los gases. Las mediciones fueron realizadas a todos los combustibles ensayados y en cada uno de los puntos correspondientes a la curva característica de carga.

5.2.3 Metodología empleada en la realización de los ensayos experimentales

5.2.3.1 Determinación de los parámetros de funcionamiento del motor (curva característica de carga)

Para estudiar el comportamiento del motor durante su funcionamiento con los diferentes combustibles se obtuvo la curva característica de carga, que representa la variación del

BSFC del motor en función de su potencia (N) para una velocidad constante de rotación

del cigüeñal. Ésta, como ya se ha mencionado, caracteriza el funcionamiento de los motores estacionarios en sus disímiles aplicaciones.

Tras la preparación del motor descrita previamente en el capítulo 3, se procedió a llevar la cremallera de la bomba de alimentación, mediante el accionamiento del acelerador

manual, hasta la posición en la cual el motor alcanzó la velocidad requerida para el ensayo, la cual se hizo corresponder con la necesaria para la generación eléctrica con un generador de cuatro polos acoplado a un motor de combustión interna y una frecuencia eléctrica de 60 Hz, correspondiente a 1800 min-1_{. Esta frecuencia es la empleada en el} sistema electroenergético nacional en Cuba y demás países del continente Americano, a diferencia de la utilizada en la UE, correspondiente a 50 Hz, la cual se garantiza para condiciones similares a las antes mencionadas, con una velocidad de giro del cigüeñal del motor de 1500 min-1.

Una vez que el motor se encontró funcionando a 1800 min-1, se comenzó a aplicar carga al mismo con la ayuda del dinamómetro. Este incremento de carga repetidas veces dio lugar a nuevas dosificaciones del combustible (consumo horario), de forma tal que permitió construir la curva de comportamiento del consumo específico de combustible en función de la carga para una velocidad constante del motor, teniendo en cuenta que el BSFC (g/kWh) es el resultado del cociente entre el consumo horario (kg/h) y la potencia desarrollada (kW).

5.2.4 Determinación de las principales emisiones contaminantes

Para la medición de las principales emisiones de salida de los gases de escape, se tuvo en cuenta cada uno de los puntos de la curva de comportamiento del consumo específico de combustible en función de la carga, para lo cual se decidió mantener el motor funcionando en cada una de las mediciones durante 10 minutos, con vista a estabilizar y mantener la concentración de cada uno de los contaminantes correspondiente a diferentes regímenes de carga durante el funcionamiento del motor. La concentración de cada contaminante (ppm) fue medida durante los últimos tres minutos del período de tiempo antes mencionado. A partir de estos datos fueron construidos los gráficos de comportamiento de cada una de ellas en función del régimen de carga del motor.

5.2.5 Optimización de respuestas múltiples

Con el objetivo de estudiar el efecto de la carga y la proporción de biodiésel en la mezcla sobre las principales emisiones contaminantes y el BSFC durante el

107 funcionamiento del motor a la velocidad de 1800 min-1_{, se realizó un diseño de} experimentos de tres niveles factoriales en tres bloques, realizando 12 mediciones (nueve condiciones diferentes más tres replicas, correspondientes a los puntos centrales).

Debido a que para valores de potencia del motor inferiores al 50% de su valor máximo, el BSFC se incrementa en gran medida, sólo se tuvo en cuenta el rango de potencia comprendido entre el 50% y 100%, lo cual se corresponde con las condiciones reales de explotación más empleadas en este tipo de motores, para los cuales no se justifica la operación fuera de este rango, pues no es eficiente.

Las condiciones experimentales y procedimiento de ensayo empleados durante la optimización multi-respuesta coinciden con las presentadas en el apartado 5.2. El software de análisis estadístico utilizado durante el diseño de experimentos, así como para obtener las superficies de respuesta para cada una de las variables de salida en función de los factores de entrada, y posterior optimización de respuestas múltiples, fue Statgraphics centurión XVI (StatPointTechnologies,WarrentonVirginia, EE.UU).

5.3 Análisis de los resultados