APLICACIÓN DE TÉCNICAS ÓPTICAS PARA EL ESTUDIO DE LA

ESTRUCTURA FÍSICO-QUÍMICA DE LA COMBUSTIÓN DE BIODIESEL

Autor: Fabio R. Esquivel Garcete.

Resumen

En general, el uso intensivo de los combustibles derivados del petróleo tiene como

mayor obstáculo las emisiones que contaminan la atmósfera, además de su eventual

escasez a futuro, debido a que es una fuente de energía no renovable. La búsqueda de

combustibles alternativos, junto con la investigación de nuevas técnicas de combustión,

se hace más intensa a fin de lograr motores con mejores rendimientos, mayor fiabilidad

y reducción en las emisiones contaminantes. El presente trabajo se basa en mediciones

experimentales de laboratorio para mejorar el conocimiento de la estructura físico-

química de la combustión del biodiesel, con el objetivo de caracterizar al citado

combustible producido en el Paraguay.

Palabras Clave:

Técnicas Ópticas: Técnicas de medición de fluidos de carácter no intrusivo, es decir,

no perturban al fluido en cuestión porque se basan en la emisión y captación de luz

mediante cámaras fotográficas de alta resolución.

Estructura Físico-Química: Forma de interacción química de las moléculas de un

fluido basadas en leyes físicas que describen su estado de temperatura, vibración,

velocidad, etc.

Combustión: Reacción entre un combustible y Oxigeno que desprende luz y calor.

Radicales: son productos intermedios en la combustión que dan información precisa de

la calidad de la combustión que se esta desarrollando.

Para los fabricantes de coches, la

investigación sobre la reducción de

emisiones contaminantes en motores, de

gasolina o diesel, se ha convertido en

una prioridad en el desarrollo de futuros

vehículos. El uso de los dispositivos de

pos tratamiento de los gases de escape

como catalizadores o filtros pueden

reducir las descargas de contaminantes,

pero no son suficientes para cumplir las

normas futuras. Un esfuerzo también es

necesario para limitar la formación de

contaminantes en motores y, más

concretamente, la mejora de la calidad

de combustión.

Para cumplir con los objetivos

de menor consumo y menor

contaminación, con mejores

prestaciones del motor, se están

realizando importantes esfuerzos en la

comprensión de los procesos físico-

químicos que ocurren dentro del motor.

Las técnicas ópticas de diagnóstico de

combustión han mejorado la manera en

que los fluidos y sus características

pueden ser estudiados.

Existen multitud de técnicas con

diversos grados de complejidad, tanto

desde el punto de vista del sistema

experimental, como de la accesibilidad

del fenómeno a estudiar. De esta forma,

podemos encontrar desde las técnicas

más sencillas, como la visualización

directa del proceso de combustión, hasta

otras más complejas, como las basadas

en la fluorescencia inducida por láser

LIF, o la incandescencia inducida por

láser LII).

La LIF, Fluorescencia Inducida

por Láser es una técnica óptica que

empezó a utilizarse en la investigación

de motores de combustión interna a

principios de los años 80. La técnica

LIF está basada en las propiedades

fluorescentes que presentan algunas

moléculas. Cuando estas moléculas

absorben energía electromagnética de

una determinada frecuencia, se excitan

y adquieren un estado energético más

alto y, posteriormente, recuperan su

estado energético inicial reemitiendo

esta energía en forma de luz, fenómeno

conocido como fluorescencia. Esta luz

es captada por una cámara para su

posterior procesamiento.

Con la técnica LIF pretendemos

estudiar especies químicas de interés

que se forman durante la combustión

del biodiesel.

En primer lugar el radical

Hidroxilo OH y el radical Formaldehído

HCHO que son buenos trazadores de la

zona de reacción y del frente de llama.

En segundo lugar el radical

Hidrocarbono HC que es un trazador del

frente de llama y radical precursor de la

formación de los Óxidos de Nitrogeno

NOx. Finalmente el radical

Hidrocarburo Aromático Policíclico

PAH, que es un gas poluente.

Conocer las condiciones en que

se forman dichas estructuras nos

permite predecir las condiciones de

funcionamiento óptimo del motor desde

el punto de vista de velocidad del flujo,

riqueza de la mezcla, geometría de la

cámara de combustión y régimen de

carga del motor con el fin de reducir las

emisiones contaminantes y aumentar la

fiabilidad y rendimiento de los motores.

El ingeniero es una persona

comprometida con la sociedad y con el

medio ambiente, por ello, con coraje e

ingenio genera alternativas que

impulsan al desarrollo de tecnologías

limpias que mejoran la calidad de vida y

preservación la naturaleza.