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Problemática El uso de combustibles fósiles a lo largo de varias
décadas ha provocado diversas efectos tanto económicos como ambientales al igual que estos
combustibles son fuentes de energías no renovables.
Objetivo
Generar propulsión en Motores de Combustión Interna utilizando biocombustibles para turbinas de gas modelo J34-D de uso aeronáutico y motores alternativos con ciclo Diésel buscando igualar la potencia y empuje generados con combustible fósil.
Metodología
Medir la proporción óptima a utilizar de
biocombustibles cuando se mezclan con
combustibles fósiles
Elegir el producto agrícola óptimo a utilizar de acuerdo
al LHV que entrega el biocombustible
Genera el biocombustible Medición de parámetros termodinámicos
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Calcular el peso del producto agrícola que
nos produzca un litro de biocombustible
Medición de emisiones
contaminantes
Obtención de propiedades mecánicas e
integridad estructural
Piñón (Jatropha) • Produce gran cantidad de semillas conteniendo 40 a 60% de su
peso en aceite
• Este arbusto crece rápido
• Empieza a producir semillas a los seis meses de sembrado
• Puede desarrollarse en tierras marginales prácticamente sin insumos
• Cumple con la especificación de no poner en riesgo la seguridad y soberanía alimentaria del país (LEY DE PROMOCIÓN Y
DESARROLLO DE BIOENERGETICOS (artículo 2) citada en la Constitución Política de los Estados Unidos
Mexicanos artículos 25 y 27 fracción XX)
VER ANEXO 1
Elegir el producto agrícola óptimo a utilizar de acuerdo
al LHV que entrega el biocombustible
MATERIAL TIPO DE MEDICION NORMA Probador de copa cerrada
pensky-martens Punto de inflamación ASTM D93
3 Termómetros Punto de inflamación ASTM D93 Capsula de porcelana. Porcentaje de humedad No aplicable Pinzas para capsula. Porcentaje de humedad No aplicable Horno. Porcentaje de humedad y
porcentaje de cenizas. ASTM D874
Desecador. Porcentaje de humedad y
porcentaje de cenizas. ASTM D874
Balanza analítica Porcentaje de humedad,
porcentaje de cenizas,
Índice de acidez
ASTM D874/ ASTM D664
El viscosímetro SVM 3000 Viscosidad cinemática ASTM D445 Crisol de porcelana. Porcentaje de cenizas ASTM D874 Pinzas para crisol. Porcentaje de cenizas ASTM D874 Mufla. Porcentaje de cenizas ASTM D874 Probeta. Porcentaje de cenizas ASTM D874 El analizador de azufre Mini-Z
de Rigaku Azufre ASTM D5453/ ASTM D4294
Matraz Erlenmeyer: 250 ml. Índice de acidez ASTM D664 Vaso Precipitado: 250ml. Índice de acidez ASTM D664 Bureta: 50 ml. Índice de acidez ASTM D664 Soporte Universal. Índice de acidez, Punto de
enturbiamiento ASTM D664/ ASTM D2500
Pinza mariposa. Índice de acidez ASTM D664 Gotero. Índice de acidez ASTM D664 Alcohol absoluto. Índice de acidez ASTM D664 Fenolftaleína. Índice de acidez ASTM D664 Solución de KOH. Índice de acidez ASTM D664 Tubo de ensayo de 25 x 150 mm
Punto de enturbiamiento ASTM D2500
Termómetro con escala de -10°C a + 100°C
Punto de enturbiamiento ASTM D2500
Recipiente cilíndrico con agua y hielo picado
Punto de enturbiamiento ASTM D2500
Estufa Punto de enturbiamiento ASTM D2500 Hidrocarburo Corrosión a la lámina de
cobre ASTM D130
Normas de calidad para la producción de
biocombustible. ASTM D93
ASTM D445 ASTM D664
ASTM D2500 ASTM D874
ASTM D5453 ASTM D4294 ASTM D130
Medir la proporción óptima a utilizar de
biocombustibles cuando se mezclan con
combustibles fósiles
El empleo de mezclas con mas de 30% de biodiesel puede presentar problemas de solidificación en frío, lo que obstruiría el sistema de alimentación de combustible del motor. Referencia: CONAE (Comisión nacional para ahorro de energía)
Peso del producto agrícola que nos produzca un litro de biocombustible y dar una conclusión si es o no, rentable, es decir cuantos gramos o kilogramos se necesita producir de materia agrícola para obtener un litro de biocombustible.
4.1 Kg por litro 1.5 toneladas de semilla por hectárea (zonas marginada) 5 toneladas de semilla por hectárea (zonas de riego)
Referencia: www.bioenergeticos.gob.mx/index.php/biodiesel/produccion-a-partir-de/jatropha.html Dato de SAGARPA
PESO DEL PRODUCTO AGRICOLA Calcular el peso del
producto agrícola que nos produzca un litro de
biocombustible
Turbina (Westinghouse J34)
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Cálculos analíticos con combustible fósil JET A
h m
π
Cavion m/s
P0 KPa
T0 K
Den Kg/m3
MACH
PT0 KPa
TT0 K
PT1 KPa
TT1 K
PT2 KPa
TT2 K
WC KJ/Kg
NM 4.35 0 101.325 288.15 1.225 0 101.325 288.15 101.325 288.15 440.7 465.1 177.8
11200 4.35 203.2 21.9 215.35 0.3544 0.6909 30.13 235.9 29.9 235.9 131.0 380.7 145.6
TT3 (K))
PCI (KJ/Kg)
Cpg (KJ/KgK)) Kg
Rg (KJ/KgK))
f
PT3 (KPa)
WT (KJ/Kg)
PT4 KPa
TT4 (K)
πexp
TT5 (K)
PT5 KPa
T5 K
P5 KPa
700 43200 1.147 1.33 284.5 0.00807678 431.9 177.8 158.8 546.1 2.71 546.1 158.8 488.4 101.325
700 43200 1.147 1.33 284.5 0.01011717 128.4 145.6 57.8 574.3 2.22 574.3 57.8 451.2 21.9
T5real K
C5 m/s
DP %
Den Kg/Kg
Sthrust N
m Kg/s
Diámetro m
490.2 358.3 2 0.7262 361.19 41.86 0.6951
454.9 523.2 2 0.1691 325.30 46.47 0.9064
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Medición de Biodiesel en Aeroreactor
FOSIL
m T T f mf mf Consumo Kg/s N Kgf Kg/s kg/s Kg/Nh
JETA 15120.00 1541.28
0.008077
0.3381
0.3381 0.08050 BIO10
41.86
15120.93 1541.38 0.006295 0.2635 0.2371 0.05646 BIO20 15119.97 1541.28 0.006423 0.2689 0.2151 0.05121 BIO30 15121.48 1541.44 0.006394 0.2676 0.1873 0.04460 BIO40 15124.66 1541.76 0.006478 0.2712 0.1627 0.03873
BIO100 15117.85 1541.06 0.006961 0.2914 0.0000 0.00000
Ahorro en un vuelo TIEMPO (h)
33000 3
Denominación PCI (KJ/Kg) B10 42390.4
B30 41240.0
B40 40605.4
B50 40089.1
B100 37517.4
JET A 43400
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Perdida de Empuje
%
JETA 0.00
BIO10 4.32
BIO20 4.48
BIO30 4.56
BIO40 4.61
BIO100 4.73
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
0 1 2 3 4 5 6 7
ton
h
Masa de combustible en Relacion a tiempo de vuelo
JETA
BIO10
BIO20
BIO30
BIO40
Series7
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Maquina Diésel
POT (HP) % perdida Diésel 300.29 0.0 B10 297.76 0.8 B20 291.07 3.1 B30 289.23 3.7 B40 287.38 4.3
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Metodología
Medir la proporción óptima a utilizar de
biocombustibles cuando se mezclan con
combustibles fósiles
Elegir el producto agrícola óptimo a utilizar de acuerdo
al LHV que entrega el biocombustible
Genera el biocombustible Medición de parámetros termodinámicos
Realizar los cálculos correspondientes(Potencia empuje), porcentaje que se
utiliza de combustible orgánico
Calcular el peso del producto agrícola que
nos produzca un litro de biocombustible
Medición de emisiones
contaminantes
Obtención de propiedades mecánicas e
integridad estructural
Equipo necesario: .
Invernadero, Planta de alambique (proceso de compra), compra y transporte de semilla aditivos(según 1)
Genera el biocombustible
GENERADILADES Descripción ALAMBIQUE DE 60 LITROS.
Configuración
Cobre/60-lts, Tamaño: A-100cm x A-115cm x L-56cm, cobre y asas de latón. Espesor: 1,1mm Peso Neto: 18,9Kg Precio: $25,000.0M.N
Accesorios se cobran por separado:
Decantador: Tamaño: A-28cm x A.-21cm, cobre, Espesor: 1,1mm, peso Neto: 1,7 kg. ($5,500.00) Criba: Cobre, concentrador de azúcar ($2,100.00) Termómetro: Cristal, encapsulado en latón, aplica a todos los modelos y dimensiones de alambiques ($1,100.00) Embudo: cobre ($800.00)
Alimentación. No necesaria Combustible
N/A
CONDICIONES N/A COSTO APROXIMADO
CON IVA Y CON TODOS LOS ACCESORIOS
$34,500.00
Banco de pruebas para MCI (en especial para una turbina J34D,) un turbina J34D y refacciones para cámara de combustión y calibrador de inyección
Medidor de emisiones contaminantes
Medición de parámetros termodinámicos
Medición de emisiones
contaminantes
Medición de emisiones
contaminantes
GENERADILADES
Descripción ANALIZADOR DE EMISIONES CONTAMINANTES EN
MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA (TURBINA DE GAS, PREFERENTEMENTE MODELO J34)
Configuración
Auxiliar en la medición de emisiones contaminantes y oxigeno Sondas de medición de:
Monóxido de carbono Dióxido de carbono,
Partículas NOx Oxigeno
Temperatura de gases de escape. Vida útil mínima asegurada de 2 años
Gracias por su atención • Pablo A. Arizpe C. • Pedro Argumedo Teuffer • Enrique Johan Olivares Carrillo