Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
INGENIERÍA QUÍMICA
Efecto de la proporción de mezclas biodiesel/petrodiesel
en el desempeño mecánico-ambiental de motores
Alejandro A. Flórez-Montoya*, Andrés F. Rojas*§
*Departamento de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia, Palmira
§ email:
[email protected]
(Recibido: Agosto 03 de 2009 - Aceptado: Diciembre 12 de 2009)
Resumen
En este articulo se reportan los resultados del desempeño mecánico y ambiental de un motor diesel estacionario
(potencia nominal: 19 HP) y un motor diesel de un tractor (potencia nominal: 50.5 HP). Se utilizó combustible de
diferentes mezclas de biodiesel provenientes de higuerilla, palma y de aceite de fritura usado (AFU), mezcladas con
petrodiesel, en proporciones porcentuales de biodiesel/petrodiesel de 0/100 (D100), 10/90 (B10), 20/80 (B20) y
30/70 (B30). El desempeño mecánico se evaluó con un dinamómetro hidráulico, y las emisiones gaseosas se
determinaron con un analizador de gases Orsat. Se evaluó la potencia mecánica, consumo específico de combustible,
eficiencia, y porcentaje de CO, O2, CO2 , entre otros gases, para cada mezcla. Para el motor estacionario se encontró
que la mezcla 10% biodiesel de palma - 10% biodiesel de higuerilla y 80% de petrodiesel (PB10/HB10/D80) presentó
reducción en el consumo de combustible, y composición de gases de combustión similar a D100, pero menor a la de
20% de diesel de palma - 80% de petrodiesel (PB20/D80). En el motor diesel del tractor se encontró que la mezcla 5%
de diesel de palma - 5% de diesel de higuerilla - 10% de AFU y 80% de petrodiesel (PB5/HB5/AFUB10/D80)
presentó el mejor comportamiento en cuanto a potencia y consumo de combustible, con 32.35 kW y 224.83 g/kWh
respectivamente; mientras que la mezcla 3.33% de biodiesel de palma - 3.33% de biodiesel de higuerilla - 3.33% de
biodiesel de AFU y 90% de petrodiesel (PB3.33/HB3.33/AFUB3.33/D90) presentó mejor combustión comparada
con 10% de diesel de palma y 90% de petrodiesel (PB10/D90), mostrando un aumento en la producción de CO2 y
disminución en CO.
Palabras Claves: Biodiesel, Mezclas, Desempeño mecánico y ambiental, Motor ciclo diesel.
CHEMICAL ENGINEERING
Effect of biodiesel/petrodiesel blends on the
mechanical/environmental performance of engines
Abstract
In this paper, the results of the mechanical and environmental performance of a stationary petrodiesel engine (rated
power: 19 HP) and a diesel engine of a tractor (rated power: 50.5 HP)are reported. Different mixtures of biodiesel
from castor oil, palm oil and used frying oil (AFU), mixed with petrodiesel in percentage proportions of
biodiesel/petrodiesel 0/100 (D100), 10/90 (B10), 20/80 (B20) and 30/70 (B30) were used. The mechanical
performance was evaluated using a hydraulic dynamometer, and gaseous emissions were measured with an Orsat gas
analyzer. The mechanical power, specific fuel consumption, efficiency, and percentage of CO, O2, CO2 and other
gases, for each mixture were determined. It was found that for the stationary engine, the mixture 10% palm diesel 10% castor diesel and 80% petrodiesel (PB10/HB10/D80) reported a reduction in fuel consumption, and the
combustion gas composition is similar to D100, but lower than the mixture 20% palm diesel and 80% petrodiesel
(PB20/D80) mixture. For the tractor diesel engine, it was found that the 5% palm diesel - 5% castor diesel - 10% AFU
and 80% petrodiesel (PB5/HB5/AFUB10/D80) mixture presented better performance in power and fuel
consumption, with 32.35 kW and 224.83 g / kWh, respectively; while the 3.33 % palm diesel - 3.33% castor diesel 3.33% AFU and 90% petrodiesel (PB3.33/HB3.33/AFUB3.33/D90) mixture reported a better combustion compared
to 10% palm diesel - 90% petrodiesel (PB10/D90), showing an increase in the production of CO2 and a decrease in
CO production.
Keywords: Biodiesel, Blends, Mechanical environmental performance, Cycle diesel engine.
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Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
1. Introducción
Ante la escalada del precio del petróleo, la
vulnerabilidad al evidente agotamiento de los
combustibles fósiles en un lapso relativamente
corto, y la preocupación por el cuidado de la
naturaleza y el ambiente, se ha generado gran
interés en la búsqueda de nuevos carburantes que
puedan reducir la dependencia existente de los
derivados del petróleo, que sean más ecológicos y
que generen menor cantidad de residuos. Durante
los últimos años las investigaciones se han
enfocado al estudio de los biocombustibles, que
son catalogados como fuentes de energía
renovables al proceder de diferentes formas de
biomasa.
Una alternativa en cuanto a combustibles para
motores de encendido por compresión (motores
diesel) que ha producido impactos positivos en los
países europeos y en los Estados Unidos, es el
biodiesel, combustible proveniente de plantas
oleaginosas, grasas animales, aceite de fritura
usado e incluso de bacterias y microalgas
(Kalscheuer et al., 2006; Issariyakul et al. 2008), y
se caracteriza por ser biodegradable y no tóxico
(Tinaut et al. 1999). Según Zhang et al. (2003) y
Meher et al. (2006), el biodiesel se define como
una mezcla de mono-alquíl ésteres de triglicéridos
y de ácidos grasos de cadena larga derivados de
aceites vegetales y/o grasas animales, que se
obtiene principalmente por la transesterificación
de éstos con un alcohol de cadena corta (metanol,
etanol o propanol), en presencia de un catalizador
ácido, básico o enzimático.
Un buen biodiesel se caracteriza por lograr que los
motores no sufran mayores modificaciones ni
presenten problemas a largo plazo; además de que
la potencia y el consumo no se vean muy
afectados. Muestra de ello es la utilización de
biodiesel como combustible en vehículos
convencionales a partir de 1998, salvo en modelos
anteriores a este año, en los que se reemplaza los
manguitos de goma (NBR) por un material más
resistente (el biodiesel disuelve al NBR) (Herrero
& Maiza, 2008). Adicionalmente, las
modificaciones al motor pueden darse por la
utilización de un motor con pre-cámara, que son
menos exigentes en cuanto a regulaciones, la
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adaptación del motor para precalentar el
combustible a 60ºC antes de la bomba de
inyección, y la creación de un motor específico
para quemar biodiesel (motores Elsbett) (Homer,
2006). Por otro lado, el deterioro del motor y su
rendimiento, son muy similares al utilizar
petrodiesel o mezclas de biodiesel/petrodiesel, y
varían respecto a la materia prima utilizada para la
producción del biodiesel (Agudelo et al., 2003) y
al aumento en la proporción de biodiesel en la
mezcla. Esto se debe al menor poder calorífico que
tiene el biodiesel comparado con el petrodiesel.
Además del poder calorífico, propiedades como la
densidad y la viscosidad, tienen influencia sobre el
rendimiento del motor y las emisiones gaseosas
(Canakci et al., 2009).
Actualmente, las investigaciones realizadas sobre
mezclas de biodiesel de diferentes fuentes que
cumplan con los parámetros legales establecidos
globalmente son escasas, una de ella es la mezcla
de biodiesel de palma y jatrofa (Sarin et al., 2006).
No obstante, también se han realizado algunas
investigaciones en las que se obtiene biodiesel al
mezclar aceites de diferentes fuentes vegetales,
como es el caso de mezclas de aceite de fritura
usado con aceite canola (Issariyakul et al., 2008),
y mezclas de aceites de algodón, soya e higuerilla
(Plentz et al., 2007).
En Colombia, la normatividad en biocombustibles
se enfoca principalmente en el biodiesel de aceite
de palma, dejando sin mercado al biodiesel
proveniente de otras fuentes vegetales como el
aceite de higuerilla, jatrofa e incluso aceite de
fritura usado (AFU), generando monopolios
alrededor de los cultivos de palma que no permite
incentivar y aprovechar otros cultivos que ayuden
al desarrollo energético del país y puedan servir
como alternativa para la erradicación de cultivos
ilícitos, y la utilización de residuos grasos de
restaurantes, cafeterías y de empresas productoras
de frituras, entre otros.
El objetivo de este artículo es mostrar el efecto de
las mezclas de tres diferentes biodiesel con
petrodiesel sobre el desempeño mecánico
(potencia, eficiencia y consumo específico de
combustible), y ambiental (emisiones gaseosas),
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de dos motores diesel (uno estacionario y uno de
tractor). Además, se establece la mezcla
biodiesel/petrodiesel, que cumpla con la
reglamentación colombiana vigente (NTC 1438 y
5444), proporcione mejor desempeño mecánico
(mayor potencia y menor consumo de
combustible) y ambiental, permitiendo la entrada
al mercado energético de otras fuentes alternas de
generación de energía (higuerilla y aceite de fritura
usado), y promover los policultivos energéticos, la
sustitución de cultivos ilícitos y la reutilización de
residuos grasos.
(HANUS), poder calorífico inferior (ASTM
D240) y densidad a 15°C (ASTM D4052), ya que
estos parámetros influyen en el desempeño del
motor y el deterioro del mismo a largo plazo. De
tal manera que una alta viscosidad y/o densidad
conlleva a la colmatación de filtros y a una
obstrucción de los inyectores, una acidez elevada
podría conducir a problemas de corrosión, el punto
de inflamación alto es ideal por cuestiones de
seguridad y un poder calorífico bajo incrementa el
consumo de combustible.
2.3 Desempeño mecánico
2. Metodología
2.1 Materiales
Para las mezclas se utilizó biodiesel de aceite de
palma, higuerilla y aceite de fritura usado. El
biodiesel de palma y de aceite de fritura usado se
produjo con metanol, mientras que el aceite de
higuerilla se obtuvo por etanólisis. Los tres
biodiesel se prepararon por catálisis básica con
NaOH. El biodiesel de higuerilla fue preparado en
el Laboratorio Biotecnología y Agroindustria de la
Universidad Nacional de Colombia Sede
Manizales; el biodiesel de aceite de fritura usado se
preparó en el laboratorio de Fitoquímica de la
Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira;
el biodiesel de palma fue donado por Cenipalma; y
el petrodiesel se obtuvo en una estación de gasolina
de la ciudad de Palmira. Se prepararon mezclas de
biocombustible en proporciones de cero biodiesel
(B0 o D100), 10% (B10), 20% (B20), y 30% de
mezclas de biodiesel (B30); en las que los
porcentajes de 10, 20 y 30%, representan ya sea
uno de los tres biodiesel (palma, higuerilla o AFU)
o una mezcla entre ellos ya sea binaria o terciaria.
En la Tabla 1 se presenta los porcentajes de mezcla
de los biodiesel usados con su respectiva
nomenclatura.
2.2 Caracterización de las mezclas de
Biodiesel/Petrodiesel
Las mezclas combustibles preparadas se
caracterizaron respecto a la viscosidad a 40°C
(ASTM D445), índice de acidez (ASTM D664),
punto de inflamación (ASTM D93), cenizas
sulfatadas (ASTM D874) e índice de yodo
Para los ensayos del desempeño mecánico se
utilizaron dos motores de ciclo diesel. El primero,
un motor estacionario marca KIPOR con potencia
nominal según el fabricante de 14 kW a 3,600 rpm
y 2 cilindros en línea. El segundo, un motor de un
tractor MASSEY-FERGUSON con potencia
nominal de 37.5 kW a 2,000 rpm y 4 cilindros en
línea. Los dos motores son de 4 tiempos y
refrigerados por agua. Durante la fase
experimental se evaluó el desempeño mecánico de
cada motor, determinando sus parámetros
característicos utilizando como combustible
diferentes mezclas de biodiesel-petrodiesel (Tabla
1). Estas mezclas de biodiesel/petrodiesel se
plantearon debido a que son proporciones que la
legislación colombiana pretende implantar en los
próximos 15 años. Las proporciones de las
mezclas en todos los experimentos se realizaron en
condiciones ambientales de la ciudad de Palmira,
la cual se encuentra localizada a 1050 metros sobre
el nivel del mar. En el motor estacionario se evaluó
el consumo de combustible y la composición de
las emisiones gaseosas sin aplicarle ningún tipo de
carga al motor; mientras que en el tractor
MASSEY-FERGUSON se estudió el torque,
potencia, consumo específico de combustible,
eficiencia y composición de las emisiones
gaseosas, estos parámetros se midieron con una
velocidad fija de 2100 RPM en promedio.
La potencia se evaluó mediante un dinamómetro
hidráulico TAYLOR HI-EFF acoplado por medio
de un cardán al eje trasero (toma de fuerza) del
motor MASSEY-FERGUSON. Este dispositivo
se basa en el principio de la disipación de energía
en la fricción líquida. Para efectuar el cálculo de la
velocidad y del par torsor del motor se analizó el
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Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Tabla 1. Relación de mezclas usadas en los experimentos
Denominación
Composición
B0 = D100
100% Petrodiesel convencional (muestra blanco)
PB10-D90
10% Biodiesel de Palma y 90% Petrodiesel
HB10-D90
10% Biodiesel de Higuerilla y 90% Petrodiesel
AFUB10-D90
10% Biodiesel de AFU y 90% Petrodiesel
PB5-HB5-D90
5% Biodiesel de Palma / 5% Biodiesel de Higuerilla / 90% Petrodiesel
HB5-AFUB5-D90
5% Biodiesel de Higuerilla / 5% Biodiesel deAFU / 90% Petrodiesel
PB5-AFUB5-D90
5% Biodiesel de Palma / 5% Biodiesel de AFU / 90% Petrodiesel
PB5-HB2.5-AFUB2.5-D90
5% Biodiesel de Palma / 2.5% Biodiesel de Higuerilla / 2.5% Biodiesel de AFU / 90% Petrodiesel
PB2.5-HB5-AFUB2.5-D90
2.5% Biodiesel de Palma / 5% Biodiesel de Higuerilla / 2.5% Biodiesel de AFU / 90% Petrodiesel
PB2.5-HB2.5-AFUB5-D90
2.5% Biodiesel de Palma / 2.5% Biodiesel de Higuerilla / 5% Biodiesel de AFU / 90% Petrodiesel
PB3.33-HB3.33-AFUB3.33-D90
3.33% Biodiesel de Palma / 3.33% Biodiesel de Higuerilla / 3.33% Biodiesel de AFU / 90%
Petrodiesel
PB20-D80
20% Biodiesel de Palma y 80% Petrodiesel
HB20-D80
20% Biodiesel de Higuerilla y 80% Petrodiesel
AFUB20-D80
PB10-HB10-D80
20% Biodiesel de AFU y 80% Petrodiesel
10% Biodiesel de Palma / 10% Biodiesel de Higuerilla / 80% Petrodiesel
PB10-AFUB10-D80
10% Biodiesel de Palma / 10% Biodiesel de AFU / 80% Petrodiesel
HB10-AFUB10-D80
10% Biodiesel de Higuerilla / 10% Biodiesel de AFU / 80% Petrodiesel
PB10-HB5-AFUB5-D80
10% Biodiesel de Palma / 5% Biodiesel de Higuerilla / 5% Biodiesel de AFU / 80% Petrodiesel
PB5-HB10-AFUB5-D80
5% Biodiesel de Palma / 10% Biodiesel de Higuerilla / 5% Biodiesel de AFU / 80% Petrodiesel
PB5-HB5-AFUB10-D80
5% Biodiesel de Palma / 5% Biodiesel de Higuerilla / 10% Biodiesel de AFU / 80% Petrodiesel
PB6.66-HB6.66-AFUB6.66-D80
6.66% Biodiesel de Palma / 6.66% Biodiesel de Higuerilla / 6.66% Biodiesel de AFU / 80%
Petrodiesel
PB30-D70
30% Biodiesel de Palma y 70% Petrodiesel
HB30-D70
30% Biodiesel de Higuerilla y 70% Petrodiesel
AFUB30-D70
PB15-HB15-D70
30% Biodiesel de AFU y 70% Petrodiesel
15% Biodiesel de Palma / 15% Biodiesel Higuerilla / 70% Petrodiesel
PB15-AFUB15-D70
15% Biodiesel de Palma / 15% Biodiesel. AFU / 70% Petrodiesel
HB15-AFUB15-D70
15% Biodiesel Higuerilla / 15% Biodiesel. AFU / 70% Petrodiesel
PB15-HB7.5-AFUB7.5-D70
15% Biodiesel de Palma / 7.5% Biodiesel de Higuerilla / 7.5% Biodiesel de AFU / 70% Petrodiesel
PB7.5-HB15-AFUB7.5-D70
7.5% Biodiesel de Palma / 15% Biodiesel de Higuerilla / 7.5% Biodiesel de AFU / 70% Petrodiesel
PB7.5-HB7.5-AFUB15-D70
7.5% Biodiesel de Palma / 7.5% Biodiesel de Higuerilla / 15% Biodiesel de AFU / 70% Petrodiesel
PB10-HB10-AFUB10-D70
10% Biodiesel de Palma / 10% Biodiesel de Higuerilla / 10% Biodiesel de AFU / 70% Petrodiesel
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Figura 1. Esquema del sistema de transmisión
sistema de trasmisión entre el motor y el
dinamómetro durante las pruebas de
funcionamiento (Figura 1). A partir de la figura 1
se determinaron las siguientes relaciones:
N pto
Md
i ==
=
0 .2926
Nd
M pto
(1)
M pto
Nm
im =
==
3.89
N pto
Mm
(2)
Donde i es la relación de engranajes entre el
dinamómetro y la toma de fuerza, im es la relación
de engranajes entre la toma de fuerza y el motor
del tractor, Npto es la velocidad en la toma de
fuerza (rpm), Nd es la velocidad del dinamómetro
(rpm), Md es el par torsor del dinamómetro (Nm),
Mpto es el par torsor de la toma de muestra (Nm),
Nm es la velocidad del motor (rpm), y Mm es el par
torsor del motor (Nm).
Para determinar la potencia del motor, primero se
calcula el par torsor del dinamómetro el cual se
halla multiplicando la fuerza en el dinamómetro
por su brazo (eje central hasta la bomba
hidráulica, 0.34m), conociendo éste y la velocidad
registrada en el mismo, se calcula la velocidad y el
par torsor en la toma de fuerza y posteriormente en
el motor utilizando las Ec. (1) y (2), y luego se
cálculo la potencia por medio de la Ec. (3).
M m Nm
P=
9 550
(3)
Donde P es la potencia del motor (kW). El
consumo específico de combustible es un
indicativo de la potencia entregada por cada
gramo de combustible en condiciones
determinadas, y se halla empleando la Ec. (4).
(
(
r
)
cc)
CEC =mezcla
t
P
(4)
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Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Donde CEC es el consumo específico de
combustible (g/kWh), cc es el consumo de
combustible (cm3), ρ es la densidad de la mezcla a
15°C (g/cm3), y t es el tiempo de funcionamiento
del motor para un cc de 100cm3 (h).
La eficiencia es un factor inversamente
proporcional al consumo específico de
combustible, está expresada en porcentaje, y da
una idea de que tan eficiente es la combustión de
una mezcla de combustibles en un motor. Se
calcula por medio de la Ec. (5).
conversión ideal
3 600
E=
=
( CEC ) ( H )
conversión real
(5)
Donde E es la eficiencia del motor, y H el poder
calorífico inferior del combustible (kJ/kg). Todos
los resultados de las potencias generadas por las
mezclas se comparan con la generada utilizando
D100 y PB/D (PB10, PB20 y PB30) como
combustible. Además, es importante tener en
cuenta el modelo, afinación, edad y tipo de motor,
entre otros aspectos, al momento de comparar los
resultados encontrados en esta investigación con
los reportados en la literatura, ya que los valores del
desempeño mecánico de un motor dependen tanto
de la calidad de las mezclas como de las
características del motor.
2.4 Análisis de las emisiones gaseosas
Se determinó la composición de los gases
generados en la combustión de las diferentes
mezclas de los combustibles evaluados mediante
un analizador de gases Orsat, el cual sirvió para
establecer los porcentajes de CO2, O2, CO y un
conjunto de otros gases (hidrocarburos no
quemados, NOx, SOx, N2, entre otros), presentes en
cada tratamiento. Este equipo se basa en un análisis
volumétrico restringido a la medición de
volúmenes de gases, donde se toma una muestra de
gas de 100 ml, a presión y temperatura ambiente.
Tabla 2. Caracterización de las mezclas Biodiesel/ Petrodiesel
Muestra
Viscosidad
40°C
(mm2/s)
Punto de
Índice de
Ácidez
Inflamación
(°C)
(mgNaOH/g)
Cenizas
Sulfatadas
(%masa)
Índice de
Yodo
(gYodo/100g)
Poder
Calorífico
Inferior
(kJ/kg)
Densidad
a 15°C
(kg/m3 )
Petrodiesel según NTC
1438
1.9-5.0
-
52 mínimo
0.01
máximo
-
45000
-
-
Biodiesel según
NTC 5444
1.9-6.0
0.5 máximo
120 mínimo
0.02
máximo
120 máximo
39500
860-900
-
D100
3.9
0.5
68
<0.01
0.01
45605.60
904
SI
HB100
26.1
0.3
270
0.09
6.76
37823.36
985
NO
PB100
4.7
0.2
168
<0.01
12.68
40095.27
911
SI
AFUB100
6.8
1.6
146
<0.01
17.53
39990.67
933
a
HB5/AFUB5/D90
4.2
0.6
68
<0.01
1.88
45212.30
902
b
HB10/AFUB10/D80
4.6
0.6
71
<0.01
3.51
442 54.17
902
b
HB20/D80
9.7
0.5
65
0.03
2.76
44902.69
903
b
AFUB20/D80
4.4
0.8
73
<0.01
5.90
45505.18
908
b
PB20/D80
4.0
0.5
69
<0.01
3.58
44597.26
906
b
PB10/AFUB5/H5/D80
4.1
0.5
71
<0.01
4.38
43902. 71
904
b
PB5/AFUB2.5/HB2.5/D90
4.1
0.5
68
<0.01
1.93
4512 4.44
902
b
a : Cumple con todos los parámetros a excepción del índice de Acidez.
b : No cumplen con lo estipulado por la NTC 5444 debido a que esta norma aplica para el Biodiesel puro que va a ser mezclado con
Petrodiesel y en este caso los análisis se efectuaron a las mezclas ya preparadas, en consecuencia los datos reportados se asemejan más
a lo contemplado en la NTC 1438 (Petrodiesel puro) que a la NTC 5444.
68
Cumple
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
3. Resultados y discusión
3.1 Caracterización de las mezclas de
biodiesel/petrodiesel
En la Tabla 2 se presentan los resultados de
viscosidad, índice de acidez, punto de inflamación,
cenizas sulfatadas, índice de yodo, poder calorífico
inferior y densidad, de algunas mezclas de
biocombustibles. Al comparar los resultados de la
tabla para el petrodiesel (D100), biodiesel (B100) y
sus mezclas, se encontró que el petrodiesel cumple
con lo estipulado en la NTC 1438 al igual que el
Biodiesel de Palma (PB100) cumple con los
valores contemplados en la NTC 5444 que va a ser
mezclado con petrodiesel, pero el B100 de
Higuerilla (HB100) no cumple con los parámetros
de viscosidad y cenizas sulfatadas con valores muy
superiores a lo estipulado por la NTC 5444, lo cual
puede conllevar a una colmatación de filtros y a
obstrucciones en los inyectores del motor, además
cuenta con un poder calorífico bajo comparado con
los otros biodiesel, lo que representa un mayor
consumo de este tipo de combustible por parte del
motor. El B100 de AFU (AFUB100) también
presentó problemas en el cumplimiento de los
parámetros de viscosidad e índice de acidez con
valores por encima de lo permitido, esto puede
generar problemas de corrosión en el motor. Sin
embargo, al evaluar las mezclas que contienen
estos tipos de biodiesel se encontró que la mayoría
de estas presentan una gran similitud con los
valores de PB20/D80 que es la mezcla que regirá
en Colombia a partir del 10 de enero de 2012, según
Decreto No. 2629 de julio 10 de 2007 del
Ministerio de Minas y Energía. Por consiguiente,
es clara la viabilidad de producir dichas mezclas,
dada la gran similitud con PB20/D80 y el
cumplimiento de la normatividad colombiana.
En relación a las mezclas de los diferentes
biodiesel, se encontró que la mezcla de mayor
viscosidad fue HB20/D80 con 9.7 mm2/s, esto es
apenas lógico ya que el BH100 cuenta con una
2
viscosidad alta (26.1 mm /s); mientras que la
mezcla de menor viscosidad fue PB20/D80 con 4.0
mm2/s, este valor se encuentra dentro del rango
permitido en la NTC 5444. En cuanto al índice de
acidez la mezcla AFUB20/D80 tiene el mayor
valor con 0.8 mg NaOH/g, las demás poseen
valores aceptables de 0.5 mg NaOH/g en promedio.
El valor del punto de inflamación para la mezcla
AFUB20/D80 es de 73°C, mientras la mezcla
HB20/D80 se inflama a 65°C. En cuanto a cenizas
sulfatadas todas las mezclas poseen valores menores
a 0.01% (p/p) exceptuando la mezcla HB20/D80 con
0.03% (p/p). El índice de yodo fue el parámetro de
mayor variación entre las mezclas, presentándose el
mayor valor para AFUB20/D80 con 5.9 g Yodo/100g
y el menor valor para PB5/AFUB2.5/HB2.5/D90
con 1.93 g Yodo/100g. Los valores del poder
calorífico son similares para todas las mezclas,
alrededor de 44000 kJ/kg, que es un valor aceptable
dentro de lo estipulado por la normatividad
colombiana. Los valores de densidad a 15°C
estuvieron levemente por encima de 900 kg/m3, que
es el máximo permitido en la NTC 5444. Es
importante anotar que estas comparaciones se
realizaron respecto a la norma NTC 5444, que se
aplica a biodiesel puro, y a la norma NTC 1438, para
petrodiesel, dado que no existe una norma para la
mezcla biodiesel/petrodiesel.
3.2 Desempeño mecánico motor estacionario
KIPOR
En el motor KIPOR se evaluó la composición de los
gases de ignición y el consumo de combustible
(ml/s) a 2213 RPM en promedio. Los resultados
obtenidos se presentan en la Tabla 3. En cuanto a la
composición de los gases, las mezclas en general
muestran un incremento relativamente alto en la
producción de CO comparando con la combustión
del D100, esto indica que la combustión es
incompleta en todos los casos, siendo mayor para la
mezcla PB10/AFUB10/D80 con 7.08% de CO. Por
el contrario, la mezcla que evidenció ser la menos
incompleta en la combustión fue PB10/HB10/D80
con 2.11% de CO, aunque este porcentaje sigue
siendo mayor al D100, pero menor respecto a la
mezcla comercial de PB20/D80. En cuanto a la
producción de CO2 se detecta un leve incremento en
la mayoría de las mezclas exceptuando la mezcla de
AFUB20/D80 con 1.5% de CO2 comparada con el
2.25% del D100 y el 2.9% de PB20/D80. La mezcla
PB10/HB10/D80 se destaca debido a que presenta la
menor producción de CO con un leve incremento en
el CO2 de 0.7% respecto al D100 y de 0.65% respecto
69
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Tabla 3. Resultados de las pruebas en el motor estacionario KIPOR
Consumo
(ml/s)
RPM
87.77
0.341
2266. 50
5.08
87.40
0.318
2198. 00
6.85
6.54
85.11
0.323
2199. 50
2.95
2.52
2.11
92.41
0.306
2214. 00
PB10-AFUB10-D80
2.45
5.89
7.08
84.57
0.326
2220. 00
HB10-AFUB10-D80
2.50
3.59
3.51
90.40
0.319
2245. 50
PB10-HB5-AFUB5-D80
2.80
4.63
4.80
87.77
0.310
2207. 50
PB5-HB10-AFUB5-D80
2.95
4.07
3.54
89.44
0.359
2217. 00
PB5-HB5-AFUB10-D80
2.50
3.08
2.75
91.67
0.344
2186. 50
PB6.66-HB6.66-AFUB6.66-D80
2.90
4.84
4.38
87.88
0.332
2187. 50
D100
2.25
2.46
1.84
93.46
0.332
2204. 00
Mezcla
CO 2 (%)
O 2 (%)
PB20-D80
2.90
4.84
4.49
HB20-D80
2.65
4.88
AFUB20-D80
1.50
PB10-HB10-D80
a PB20/D80. En todos los casos los resultados
obtenidos muestran un comportamiento contrario
a lo reportado por Barbosa et al. (2008), quienes
observaron un decrecimiento importante de los
porcentajes de CO y CO2 cuando aumenta la
proporción de biodiesel en la mezcla, esto se
puede explicar teniendo en cuenta el tipo de motor,
la afinación del mismo y la calidad del aire de
admisión.
Respecto al consumo de combustible, la mezcla
PB5/HB10/AFUB5/D80 reporta el mayor valor
con un incremento del 8.13% respecto al D100 y
de 5.20% respecto a PB20/D80, esto se debe
básicamente al menor poder calorífico del
biodiesel comparado con el petrodiesel. Mientras
que la mezcla PB10/HB10/D80 muestra
disminución en el consumo del 7.83% respecto al
D100 y 10.26% respecto a PB20/D80, esto se debe
a que la mezcla contiene HB10 aumentado su
densidad y viscosidad, ya que este biodiesel
presenta los valores más altos de estos dos
parámetros en todas las muestras evaluadas. Esto
causa problemas de fluidez, y a nivel de los
70
CO(%)
Otros
Gases (%)
inyectores genera problemas en su aspersión al
interior de la cámara de combustión (Allen &
Watts, 2000). Al comparar los dos aspectos
evaluados (composición de gases y consumo de
combustible) la mezcla PB10/HB10/D80 presenta
el menor consumo de combustible y una
composición de gases de combustión similar a la
del D100 y menor a la de PB20/D80.
3.3 Motor agrícola MASSEY-FERGUSON
A partir de los datos obtenidos durante el análisis
del desempeño mecánico del motor y utilizando
las ecuaciones descritas en la metodología, se
determinó la potencia del motor, consumo
específico de combustible y eficiencia, para cada
mezcla de combustible. Estos resultados se
presentan en las Tablas 4, 5 y 6 para las mezclas
B10, B20 y B30 respectivamente.
Potencia (P). En la evaluación de este parámetro
se observa (Tablas 4, 5 y 6) que en términos
generales disminuye, pero sin una tendencia clara
a medida que se aumenta la proporción de
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Tabla 4. Características de funcionamiento del motor alimentado con mezclas de B10
Md
(Nm)
Npto
(RPM)
Mpto
(Nm)
Nm
(RPM)
Torque
Mm
(Nm)
Potencia
(kW)
CEC
(g/Kwh)
Poder
Calorífico
Superior
(kJ/kg)
E (%)
2100
145.19
614.46
496.20
2390. 25
127.56
31.93
228.66
45605. 60
34.52
PB10-D90
2100
117.97
614.46
403.17
2390. 25
103.64
25.94
240.50
45054. 56
33.22
HB10-D90
2150
124.02
629.09
423.84
2447. 16
108.96
27.92
235.22
44827. 37
34.14
AFUB10-D90
2200
87.72
643.72
299.79
2504. 07
77.07
20.21
273.38
45044. 10
29.23
PB5-HB5-D90
2150
95.28
629.09
325.63
2447. 16
83.71
21.45
279.15
44940. 97
28.70
HB5-AFUB5-D90
2150
117.97
629.09
403.17
2447. 16
103.64
26.56
227.12
45212. 30
35.06
PB5-AFUB5-D90
2100
140.65
614.46
480.70
2390. 25
123.57
30.93
235.74
45049. 33
33.90
PB5-HB2.5-AFUB2.5D90
2100
151.24
614.46
516.88
2390. 25
132.87
33.26
231.13
45124. 44
34.52
PB2.5-HB5-AFUB2.5D90
2100
136.11
614.46
465.19
2390. 25
119.59
29.93
218.86
44938. 35
36.60
PB2.5-HB2.5-AFUB5D90
1950
149.73
570.57
511.71
2219. 52
131.55
30.57
240.36
44992. 53
33.29
PB3.33-HB3.33AFUB3.33-D90
2000
152.75
585.2
522.05
2276. 43
134.20
31.99
236.79
41437. 67
36.69
Mezcla
Nd
(RPM)
D100
Tabla 5. Características de funcionamiento del motor alimentado con mezclas de B20
Nd
(RPM)
Md
(Nm)
Npto
(RPM )
Mpto
(Nm)
Nm
(RPM)
Torque
Mm
(Nm)
Potencia
(kW)
CEC
(g/kWh)
Poder
Calorífico
Superior
(kJ/kg)
E (%)
D100
2 100
145.19
614.46
496.20
2390. 25
127.56
31.93
228.66
45605. 60
34.52
PB20-D80
2 100
140.65
614.46
480.70
2390. 25
123.57
30.93
213.80
44597. 25
37.76
HB20-D80
2 075
127.04
607.14
434.18
2361. 79
111.61
27.60
279.27
44049. 15
29.26
AFUB20-D80
1 900
155.78
555.94
532.39
2162. 61
136.86
30.99
248.11
45505. 18
31.89
PB10-HB10-D80
2 150
101.33
629.09
346.31
2447. 16
89.03
22.81
244.03
44276. 34
33.32
PB10-AFUB10-D80
2 075
137.63
607.14
470.36
2361. 79
120.92
29.90
259.13
44493. 07
31.22
HB10-AFUB10-D80
2 100
101.33
614.46
346.31
2390. 25
89.03
22.28
265.13
44254. 16
30.68
PB10-HB5-AFUB5D80
2 150
111. 92
629.09
382.49
2447. 16
98.33
25.20
278.67
43902. 71
29.43
PB5-HB10-AFUB5D80
2 150
98.31
629.09
335.97
2447. 16
86.37
22.13
248.32
44271. 11
32.75
PB5-HB5-AFUB10D80
2 150
143.68
629.09
491.04
2447. 16
126.23
32.35
224.83
44379. 47
36.08
PB6.66-HB6.66AFUB6.66-D80
2 175
93.77
636.40
320.47
2475. 62
82.38
21.36
260.54
37269. 75
37.07
Mezcla
71
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Tabla 6. Características de funcionamiento del motor alimentado con mezclas de B30
Mezcla
Nd
(RPM)
Md
(Nm)
Npto
(RPM)
Mpto
(Nm)
Nm
(RPM)
Torque
Mm
(Nm)
Potencia
(Kw)
CEC
(g/Kwh)
Poder
Calorífico
Superior
(kJ/kg)
E (%)
D100
2 100
145.19
614.46
496.20
2390. 25
127.56
31.93
228.66
45605. 60
34.52
PB30-D70
2 100
136.11
614.46
465.19
2390. 25
119.59
29.93
249.21
43952. 50
32.87
HB30-D70
1 875
145.19
548.62
496.20
2134. 15
127.56
28.51
242.34
43270. 92
34.33
AFUB30-D70
2 025
148.97
592.51
509.13
2304. 88
130.88
31.59
244.67
43921. 12
33.50
PB15-HB15-D70
2 000
145.19
585.20
496.20
2276. 43
127.56
30.41
235.83
43611. 71
35.00
PB15-AFUB15-D70
2 075
128.55
607.14
439.35
2361. 79
112.94
27.93
259.04
43936. 81
31.63
HB15-AFUB15-D70
1 850
152.75
541.31
522.05
2105. 70
134.20
29.59
224.54
43596. 02
36.78
2 000
146.70
585.20
501.37
2276. 43
128.89
30.72
224.32
43774. 26
36.66
PB15-HB7.5-AFUB7.5D70
PB7.5-HB15-AFUB7.5D70
2 025
145.95
592.51
498.79
2304. 88
128.22
30.95
227.47
43603. 86
36.30
PB7.5-HB7.5-AFUB15D70
1 975
147.46
577.88
503.96
2247. 97
129.55
30.50
237.82
43766. 41
34.59
PB10-HB10-AFUB10D70
1 950
148.21
570.57
506.54
2219. 52
130.22
30.26
236.40
43714. 85
34.84
biodiesel en las mezclas (B10, B20, B30), como se
ha observado en otros trabajos (Barbosa et. al.,
2008; Hilbert et. al., 2006; Correa et. al., 2008).
Por el contrario las mezclas B30 presentaron
menor reducción de la potencia en términos
generales, lo cual coincide con lo reportado por
Castellanelli et al. (2008), quienes obtienen un
leve incremento en la potencia para mezclas
menores a B50 en el motor trabajando a
velocidades entre 1800 y 2600 RPM. Estos
resultados concuerdan con algunas de las mezclas
evaluadas en esta investigación que presentan un
incremento en la potencia del 4.2% y 1.3% para
PB5/HB2.5/AFUB2.5/D90 (B10) y
PB5/HB5/AFUB10/D80 (B20) respectivamente.
Además, Sahoo et al. (2009) también reportan un
incremento en la potencia del 1.5% y 3.5% para
B20 y B50 respectivamente, con biodiesel de
jatropha en un motor de 60HP a 2100 RPM,
condiciones muy similares a las de la presente
investigación. Sin embargo, se encontraron
mezclas que presentaron una importante
reducción de la potencia como las mezclas
AFUB10/D90 con 20.21 kW/h y
PB6.66/HB6.66/AFUB6.66/D80 con 21.36
72
kW/h, entre otras. En términos generales, se
encontró que las mezclas B20 y B10 muestran
mayor reducción de la potencia, con valores de
26.56 kW y 27.88 kW, lo que representa una
reducción porcentual en la potencia del 16.8% y
12.6%, respecto al D100, respectivamente;
mientras que las mezclas B30 mostraron la menor
disminución promedio de la potencia con 30.04
kW en comparación con el 31.93 kW del D100.
Las mezclas PB10, PB20 y PB30 siempre
mostraron valores inferiores de potencia respecto
al D100 (31.93 kW), excepto las mezclas
P B 5 / H B 5 / A F U B 1 0 / D 8 0 y
PB5/HB2.5/AFUB2.5/D90 que reportan valores
superiores de 32.35 y 33.26 kW respectivamente.
Consumo específico de combustible (CEC). En
relación al consumo específico de combustible se
observa que las mezclas B10 (Tabla 4) y B20
(Tabla 5) presentan un consumo promedio mayor,
con 241.97 y 256.55 g/kWh, respectivamente, en
comparación con 228.66 g/kWh del petrodiesel y
234.5 g/kWh de las mezclas de PB/D (promedio
entre PB10/D90, PB20/D80 y PB30/D70). Para
las mezclas de B30 (Tabla 6) se obtuvo el menor
aumento en el consumo promedio con 4.16%
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
respecto al presentado por el petrodiesel, mientras
que para las mezclas B10 y B20 fue de 5.76 y
10.29% respectivamente. Por lo tanto, los
incrementos en el consumo específico de
combustible fueron mayores en las mezclas en
relación al petrodiesel, lo cual se puede atribuir,
según Moreno et al (1999), a diferencias en el
poder calorífico y a las variaciones de viscosidad y
densidad que afectan el quemado del combustible.
De igual manera Allen & Watts (2000)
encontraron que estas diferencias son generadas
por el contenido variable de glicéridos que afecta
el patrón de atomización en los inyectores de
combustible de los cilindros del motor. Es
importante destacar que la mezcla que presentó el
mayor consumo de combustible fue HB20/D80
con 279.27 g/kWh y la de menor consumo fue
PB20/D80 con 213.8 g/kWh, seguida de
HB5/PB2.5/AFUB2.5/D90 con 218.97 g/kWh,
comparadas con los 228.66 g/kWh del petrodiesel.
Estas diferencias se deben básicamente a que el
biodiesel de higuerilla presenta valores de
viscosidad y densidad superiores a los reportados
para los otros biodiesel, y un poder calorífico
Al comparar simultáneamente los valores
promedios de potencia y consumo específico de
combustible de las diferentes mezclas de biodiesel
(B10, B20 y B30) con los resultados del petrodiesel
puro, como se muestra en la Figura 2, se encontró
que las mezclas B30 en promedio, presentan gran
similitud con el comportamiento del D100, aunque
sin superarlo. Por el contrario, las mezclas B20 en
promedio, reportaron la menor potencia en el motor
con el mayor consumo de combustible.
31.93
D100
Tipo de combustible
mucho menor. Aunque las mezclas PB10/D90 y
PB30/D70 muestran un consumo específico de
combustible mayor al D100, la mezcla PB20/D80
es la de menor consumo, pero este valor no presenta
diferencias significativas respecto al consumo de la
mezcla HB5/PB2.5/AFUB2.5/D90, por lo tanto
esta última mezcla representa mayor importancia
en la investigación, ya que dicha mezcla cumple
con el propósito de encontrar una muestra que
supere o iguale el comportamiento tanto del D100
como de las mezclas PB/D.
228.66
30.04
PB30/D70
238.16
26.56
PB20/D80
252.18
27.88
PB10/D90
241.82
1
10
100
Valores promedio
Potencia (kW)
CEC (g/kWh)
Figura 2. Comparación de valores promedios de potencia y CEC presentados por las mezclas de biodiesel y el Petrodiesel
73
Mezclas de Biodiesel/ Petrodiesel
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
B30
B20
B10
D100
PB/D
32.0
32.5
33.0
33.5
34.0
34.5
35.0
Eficiencia (%)
Figura 3. Efecto del contenido de Biodiesel sobre la eficiencia del motor
Eficiencia (E). En la Figura 3 se muestra el efecto
del contenido de biodiesel sobre la eficiencia del
motor. En esta figura se que las mezclas B10 y B20
muestran valores menores en promedio, de 33.54
y 32.95% respectivamente, en comparación con el
34.52 y 34.62% del D100 y las mezclas PB/D,
respectivamente. Por el contrario las mezclas B30
(Tabla 6) mostraron un leve incremento promedio
en la eficiencia de 0.37% con respecto al D100 y
del 0.09% con respecto a las mezclas PB/D
(Figura 3). En relacion a este parámetro la mezcla
menos eficiente fue PB5/HB5/D90 con 28.7%, y
la de mayor eficiencia fue la mezcla PB20/D80
c o n
3 7 . 7 %
s e g u i d a
d e
PB6.66/HB6.66/AFUB6.66/D80 con 37.07%.
Cabe resaltar que la mezcla
PB5/HB5/AFUB10/D80, además de ser una de las
que genera mayor potencia (32.35 kW) y menor
consumo específico de combustible (224.83
g/kWh), también está entre las mezclas más
eficientes con un valor de 36.08%.
Análisis de emisiones gaseosas. Los resultados
del análisis Orsat de los biocombustibles B10,
B20 y B30 se presentan en las Tablas 7, 8 y 9
respectivamente. Los resultados muestran una
disminución del porcentaje de CO2 en promedio
para las mezclas B10 (Tabla 7) y B20 (Tabla 8),
74
cuyos valores son de 8.63% y 7.54%
respectivamente, comparados con el 8.95% del
petrodiesel y el 7.85% de las mezclas PB/D. Sin
embargo, las mezclas de B30 (Tabla 8) presentaron
un incremento relativamente alto respecto al valor
promedio del petrodiesel y las mezclas PB/D con
9.68%, lo cual indica una mejor combustión. La
mezcla PB10/HB10/AFUB10/D70 fue la que
presentó la mayor producción de CO2 con un valor
de 11.50%, lo que representa un aumento del
28.5% con respecto al CO2 producido por el
petrodiesel y de 46.5% respecto al promedio de las
mezclas PB30/D70 (B30), mientras que la mezcla
que produjo el menor CO2 con un valor de 3.5% fue
AFUB30/D70. En cuanto a la producción de CO se
encontró un incremento para las mezclas de B20,
cuyo valor promedio fue de 8.79% de CO
comparado con el 6.12% del petrodiesel y una
reducción del 12.13% respecto a la mezcla de
PB/D; mientras que para las mezclas de B10 y B30
se encontraron valores promedios de CO muy
superiores al del petrodiesel y las mezclas PB/D,
con 14.92 y 16.12%, respectivamente. Según
Sahoo et al. (2009) encontraron un aumento
cercano al 35% de CO con mezclas de B20, B50 y
B100, esto se debe a factores que causan el
deterioro de la combustión como lo son el alto
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Tabla 7. Composición de gases de combustión para las mezclas B10
CO(%)
Otros
gases (%)
Mezcla
CO2(%)
O2(%)
D100
8.50
5.77
6.12
79.17
PB10-D90
8.00
11.68
12.62
67.70
HB10-D90
7.65
12.62
14.25
65.48
AFUB10-D90
8.00
13.26
15.35
63.39
PB5-HB5-D90
10.50
15.08
17.11
57.31
HB5-AFUB5-D90
7.90
12.32
14.24
65.53
PB5-AFUB5-D90
9.50
14.09
16.72
59.69
PB5-HB2.5-AFUB2.5-D90
7.50
12.27
14.48
65.75
PB2.5-HB5-AFUB2.5-D90
9.15
13.32
15.49
62.04
PB2.5-HB2.5-AFUB5-D90
9.65
14.67
16.80
58.89
PB3.33-HB3.33-AFUB3.33-D90
8.45
11.14
12.17
68.24
Tabla 8. Composición de gases de combustión para las mezclas B20
Mezcla
CO2(%)
O2(%)
CO(%)
Otros
gases (%)
D100
8.95
5.77
6.12
79.17
PB20-D80
5.35
5.42
5.89
84.69
HB20-D80
7.10
7.54
7.99
80.56
AFUB20-D80
4.40
6.20
5.29
77.27
PB10-HB10-D80
7.10
7.83
8.15
78.52
PB10-AFUB10-D80
7.40
8.77
8.62
76.65
HB10-AFUB10-D80
10.40
10.40
12.38
70.97
PB10-HB5-AFUB5-D80
10.25
10.61
12.48
68.81
PB5-HB10-AFUB5-D80
7.60
8.32
8.90
75.87
PB5-HB5-AFUB10-D80
7.75
7.63
8.83
78.54
PB6.66-HB6.66-AFUB6.66-D80
8.00
8.76
9.36
75.53
75
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
Tabla 9. Composición de gases de combustión para las mezclas B30
CO2(%)
O2(%)
CO(%)
D100
8.95
5.77
6.12
79.17
PB30-D70
10.20
14.48
17.90
57.42
HB30-D70
10.00
14.44
16.56
59.00
AFUB30-D70
3.50
4.56
4.34
87.60
PB15-HB15-D70
9.75
15.29
15.37
59.59
PB15-AFUB15-D70
9.70
14.12
19.34
56.84
HB15-AFUB15-D70
9.60
13.83
15.66
60.91
PB15-HB7.5-AFUB7.5-D70
11.25
16.90
20.88
50.97
PB7.5-HB15-AFUB7.5-D70
10.50
14.69
16.70
58.11
PB7.5-HB7.5-AFUB15-D70
10.75
13.39
14.94
60.92
PB10-HB10-AFUB10-D70
11.50
16.16
19.54
52.80
calor latente de evaporación y el aumento de la
viscosidad al ampliar la concentración de biodiesel
en las mezclas, lo que conlleva a la obtención de un
combustible menos homogéneo. Finalmente, es
importante definir que la mezcla
PB3.33/HB3.33/AFUB3.33/D90 presenta una
mejor combustión comparada con PB10/D90, ya
que mostró un importante aumento en la
producción de CO2 y una leve disminución en el
CO. En cuanto a las mezclas B20 en general,
ninguna mezcla presentó una mejor combustión
respecto a PB20/D80, debido a que se incrementó
en gran proporción la producción tanto de CO2
como de CO, pero la mezcla AFUB20/D80 expuso
un comportamiento muy similar al de PB20/D80,
aunque sin superarla. De igual manera para las
m e z c l a s B 3 0 , l a m u e s t r a
PB7.5/HB7.5/AFUB15/D70 evidenció una mejora
en la combustión comparado con la mezcla
PB30/D70, debido a que presentó un leve aumento
en la producción de CO2 y una significativa
disminución del CO.
4. Conclusiones
Los resultados de la caracterización físico-química
76
Otros
gases (%)
Mezcla
de las mezclas mostraron que el BP100 cumplió
con la totalidad de los parámetros evaluados y
contemplados en la NTC 5444 ya que esta norma
fue establecida en función de este tipo de biodiesel;
mientras que el HB100 y AFUB100 no cumplieron
con algunos de los parámetros como viscosidad e
índice de acidez, pero cuando se analizan las
mezclas conformadas en diferentes proporciones
por estos tipos de biodiesel muestran una
importante similitud con la mezcla comercial de
PB20/D80, haciendo posible la viabilidad de
producirlas y comercializarlas, así el biodiesel puro
que las conforman no cumplan la norma en su
totalidad.
Al comparar los dos aspectos evaluados
(composición de gases y consumo de combustible)
en el motor estacionario KIPOR, se destacó la
mezcla PB10/HB10/D80 debido a que presentó el
menor consumo de combustible y una composición
de gases de ignición similar a la del D100 y menor a
la de PB20/D80.
En relación al motor MASSEY-FERGUSON, la
mezcla que presentó el mejor comportamiento en
cuanto a potencia y consumo de combustible fue la
Ingeniería y Competitividad, Volumen 11, No. 2, p. 63 - 78 (2009)
conformada por PB5/HB5/AFUB10/D80 con
32.35 kW de potencia y 224.83 g/kWh de
consumo, estos valores superaron el
comportamiento del D100 y el de las mezclas
PB/D. Además, esta mezcla mostró ser una de las
más eficientes en la combustión con un valor del
36.08%.
Respecto a la composición de los gases de
c o m b u s t i ó n ,
l a
m e z c l a
PB3.33/HB3.33/AFUB3.33/D90 presentó una
mejor combustión comparada con PB10/D90, ya
que mostró un importante aumento en la
producción de CO2 y una leve disminución en el
CO. En las mezclas B20 en general, se incrementó
en gran proporción la producción tanto de CO2
como de CO, respecto a la mezcla PB20/D80. De
igual manera para las mezclas de Biodiesel 30%, la
de PB7.5/HB7.5/AFUB15/D70 evidenció una
mejora en la combustión comparándola con la
PB30/D70, debido a que presentó un leve aumento
en la producción de CO2 y una significativa
disminución del CO.
5. Agradecimientos
Los autores agradecen a la oficina de Investigación
de la Universidad Nacional de Colombia Sede
Palmira – DIPAL, por la financiación del proyecto.
De igual manera agradecen al ingeniero Cesar
Augusto Medina y al señor Carlos Pinchao por su
gran apoyo técnico al proyecto.
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