Modelo termodinámico de una zona con relaciones para el proceso de combustión en motores alimentados con biogás

Thermodynamic one-zone model with relations for combustion process for biogas fueled internal combustion engines

J.L. Carrera-Escobedo*, C.H. Guzmán-Valdivia, A. Ortiz-Rivera, O. Désiga-Orenday y M.A. García-Ruiz

Universidad Politécnica de Zacatecas. Plan de Pardillo S/N, Parque industrial, Fresnillo, Zacatecas. * Autor para la correspondencia. E-mail: jlcarrera2S@hotmail.com.

Resumen

Los modelos termodinámicos de una zona permiten el cálculo del desempeño de motores de combustión interna alternativos mediante el uso de una computadora. Éstos utilizan leyes de quemado para calcular el avance del proceso de combustión y tienen la ventaja de requerir poco tiempo de cómputo. Sin embargo, la exactitud de los resultados depende de la experiencia del usuario para configurar los parámetros de simulación, lo cual, limita las aplicaciones de éstos. Aún cuando se conocen los modelos termodinámicos de una zona con en leyes de quemado, no se contempla la solución al problema utilizando ecuaciones que relacionan los parámetros geométricos y de operación del motor con el proceso de combustión, para incrementar la exactitud sin la necesidad que el usuario tenga experiencia con estas leyes. El presente artículo, se refiere a un algoritmo programado en Visual Basic 2008 para encontrar parámetros de desempeño de motores de combustión interna alternativos tales como: potencia, eficiencia, adelanto de la chispa, evolución del proceso de combustión y emisión de contaminantes. Los resultados de simulación son comparados con divulgaciones experimentales existentes en la literatura.

Palabras clave: motores, modelos termodinámicos de una zona, biogás, combustión, óxidos de nitrógeno.

Abstract

The thermodynamic one-zone models allow trie calculation of the performance of internal combustion engine by means of a personal computer. These models use equations known as burning laws to calculate the combustion process evolution and have the characteristic of requiring low computing time. The exactness of the results obtained with these models depend on the user experience with burning law parameters, which result in a limitation of the applications for these models. Several thermodynamic one-zone models based on burned laws are known, however, the solution to the problem using equations relating geometric and operating parameters of the engine to the combustion process, in order to increase the accuracy without requiring the user to have experience with these laws, have not been studied. This paper presents an algorithm programmed in Visual Basic 2008 to calculate performance parameters of reciprocating internal combustion engines such as power, efficiency, spark advance, evolution of the combustion process and pollutant emissions. The simulation results are compared to experimental disclosures in the literature.

Keywords: engines, thermodynamic one-zone models, biogas, combustion, nitrogen oxide.

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