Evaluation of nitrogen oxide emissions and smoke opacity in a HSDI diesel engine fuelled with palm oil biodiesel

RESUMEN: En este artículo se presenta un estudio experimental evaluando las prestaciones mecánicas, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y la opacidad de humos de un motor diesel de alta velocidad e inyección directa operando con biodiesel de palma puro. Las pruebas se llevaron a cabo en un mo...

Full description

Autores:
Benjumea Hernández, Pedro Nel
Villegas, Adriana Patricia
Tipo de recurso:
Article of investigation
Fecha de publicación:
2010
Institución:
Universidad de Antioquia
Repositorio:
Repositorio UdeA
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/5390
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10495/5390
Palabra clave:
Combustible biodiésel
Aceite de palma
Motores diésel
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Colombia (CC BY-NC-SA 2.5 CO)
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description RESUMEN: En este artículo se presenta un estudio experimental evaluando las prestaciones mecánicas, las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) y la opacidad de humos de un motor diesel de alta velocidad e inyección directa operando con biodiesel de palma puro. Las pruebas se llevaron a cabo en un motor de automoción montado en un banco de ensayos y operando bajo condiciones estacionarias. Como línea base o combustible de referencia se tomó combustible diesel convencional. Los resultados indican que la utilización del biodiesel de palma, operando el motor a condiciones de plena carga, condujo a una disminución de potencia entre 10% y 17% y a un aumento en el consumo de combustible entre 14% y 22%. A plena carga y bajos regímenes de giro se midió un incremento en los óxidos de nitrógeno en torno a 20%. Sin embargo, bajo las mismas condiciones de carga y altas velocidades del motor se obtuvo una disminución del 6%. A carga parcial siempre se obtuvieron incrementos en las emisiones de NOx al usar biodiesel de palma, siendo más pronunciado el efecto a bajo régimen de giro. Por su parte, la opacidad de humos disminuyó significativamente (entre 40% y 80%) independiente del grado de carga. De acuerdo con los resultados experimentales, el uso del biodiesel de aceite puro de palma disminuyó la potencia entregada por el motor, aumentó el consumo de combustible, incrementó ligeramente la eficiencia, disminuyó siempre la opacidad de humos, y disminuyó o aumentó las emisiones de óxidos de nitrógeno dependiendo del modo de operación del motor.
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Los resultados indican que la utilización del biodiesel de palma, operando el motor a condiciones de plena carga, condujo a una disminución de potencia entre 10% y 17% y a un aumento en el consumo de combustible entre 14% y 22%. A plena carga y bajos regímenes de giro se midió un incremento en los óxidos de nitrógeno en torno a 20%. Sin embargo, bajo las mismas condiciones de carga y altas velocidades del motor se obtuvo una disminución del 6%. A carga parcial siempre se obtuvieron incrementos en las emisiones de NOx al usar biodiesel de palma, siendo más pronunciado el efecto a bajo régimen de giro. Por su parte, la opacidad de humos disminuyó significativamente (entre 40% y 80%) independiente del grado de carga. De acuerdo con los resultados experimentales, el uso del biodiesel de aceite puro de palma disminuyó la potencia entregada por el motor, aumentó el consumo de combustible, incrementó ligeramente la eficiencia, disminuyó siempre la opacidad de humos, y disminuyó o aumentó las emisiones de óxidos de nitrógeno dependiendo del modo de operación del motor.ABSTRACT: In this paper, an experimental study evaluating engine performance, nitrogen oxide emissions (NOx) and smoke opacity of a HSDI (high speed direct injection) diesel engine fuelled with neat palm oil biodiesel (POB) is presented. Tests were performed in a bench-mounted automotive diesel engine operating under steady state conditions. Conventional diesel fuel was taken as base line or reference fuel. Results show that at full-load operation POB led to a power output decrease between 10% and 17% and an effective specific fuel consumption increase between 14% and 22%. At full-load and low engine speeds an increase of 20% in NOx emissions was measured. However, at the same torque rating and high engine speeds a 6% decrease in such emissions was obtained. At partial-load, NOx emissions always increased using POB, this effect being more pronounced at low speeds. On the other hand, smoke opacity significantly decreased (between 40% and 80%) regardless of engine load. According to the experimental results POB fuelling reduced engine power output, increased fuel consumption, increased slightly efficiency, always decreased smoke opacity, and reduced or increased NOx emissions depending on the engine operation mode.9application/pdfengUniversidad de Antioquia, Facultad de IngenieríaGrupo de Manejo Eficiente de la Energía (GIMEL)Medellín, Colombiainfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1https://purl.org/redcol/resource_type/ARTArtículo de investigaciónhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a86Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 Colombia (CC BY-NC-SA 2.5 CO)info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/co/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/Combustible biodiéselAceite de palmaMotores diéselEvaluation of nitrogen oxide emissions and smoke opacity in a HSDI diesel engine fuelled with palm oil biodieselEvaluación de las emisiones de óxidos de nitrógeno y la opacidad de humos en un motor diesel operando con biodiesel de aceite de palma puroRev. Fac. Ing. Univ. AntioquiaRevista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia697851ORIGINALAgudeloJohn_2010_EvaluationNitrogenOxide.pdfAgudeloJohn_2010_EvaluationNitrogenOxide.pdfArtículo de investigaciónapplication/pdf742590http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/5390/1/AgudeloJohn_2010_EvaluationNitrogenOxide.pdf68e49d377697e33678fe1afcf4529524MD51CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; charset=utf-849http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/5390/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_texttext/html; charset=utf-80http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/5390/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-80http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/5390/4/license_rdfd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://bibliotecadigital.udea.edu.co/bitstream/10495/5390/5/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD5510495/5390oai:bibliotecadigital.udea.edu.co:10495/53902021-04-20 17:28:18.958Repositorio Institucional Universidad de Antioquiaandres.perez@udea.edu.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