El retardo en la ignición en procesos de combustión, es el tiempo desde el momento en cual se realiza la inyección del combustible, hasta el momento en el cual se lleva a cabo la combustión. Este parámetro permite evaluar la calidad del combustible utilizado, particularmente en el caso de combustibles tipo Diesel. De manera estandarizada, se ha logrado relacionar el retardo en la ignición con el índice de cetano para este tipo de combustibles (equivalente al índice de octano u octanaje en la gasolina). Se ha podido determinar que entre menor sea el tiempo(mayor índice de cetano), es decir, menor sea el retardo en la ignición, el combustible es de mejor calidad bajo determinadas condiciones. El termino de calidad, hace referencia a mayores eficiencias energéticas en dispositivos como motores, turbinas, caldelas, entre otros. Así mismo este concepto de calidad se relaciona directamente a las emisiones producto de la combustión, logrando obtener menores emisiones en especies toxicas como óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono y material particulado. Actualmente se lleva a cabo una gran cantidad investigaciones enfocadas en nuevos diseños en quemadores, boquillas y/o cámaras de combustión, buscando reducir el retardo en la ignición y de manera paralela un gran conjunto de investigaciones se centran en el combustible. buscando producirlos a partir de residuos naturales sobrantes de diferentes procesos.
Para lograr la combustión en sistemas de inyección de combustible líquido, se requiere que el combustible se atomice al ser inyectado, después de esto, las gotas de combustible se deben calentar, evaporar y mezclar con el aire presente en la cámara (u hogar de la combustión), una vez se esta mezcla se lleve a cabo y se logre alcanzar la temperatura necesaria se dará inicio a la combustión.
El retardo en la ignición se ve afectado por una gran variedad de parámetros del proceso de combustión, parámetros tales como: el combustible utilizado, la relación de aire-combustible, la temperatura y presión de combustión, la temperatura y presión de inyección, entre otros.
Experimentalmente existen varias alternativas para la medición del retardo en la ignición, una de ellas es la establecida por la norma ASTM D6890-13b, en la cual se propone un modelo usando una cámara de combustión a volumen constante para determinar el retardo en la ignición y mediante una relación determinada experimentalmente obtener el valor del número derivado de cetano.
En trabajos anteriores, se ha realizado un diseño preliminar de un equipo la medición del retardo en la ignición basándose en lo establecido por la norma ASTM ya mencionada, sin embargo, este diseño preliminar cuenta con una serie de modificaciones importantes respecto a la norma, las cuales se debieron realizar para aumentar la versatilidad del equipo en cuestión y para adaptarse a los recursos con los que se ha contado. Estas modificaciones están relacionadas a la selección de sensores y materiales, así como al proceso de fabricación de algunos elementos.
En este proyecto en cuestión, se busca rediseñar y construir el equipo de manera que pueda cumplir los estándares de la norma ASTM y a su vez permitir la variación de más parámetros de los procesos de inyección y combustión que la misma norma. Entre los sistemas a rediseñar del equipo se encuentran: Refrigeración para elementos de instrumentación críticos; Alimentación y descarga de aire presurizado; Control y toma de datos; Elementos de seguridad necesarios para operar el equipo. Para el rediseño y construcción de este equipo, es necesario considerar las condiciones críticas de operación esperadas, ya que por la naturaleza misma de las pruebas que se podrían llevar a cabo el equipo trabajara a muy altas presiones (hasta 2200psi) y temperatura (hasta 2500K).
Este equipo aportaría significativamente a la universidad ya que se utilizará en actividades de docencia(pre y posgrado), investigación y extensión. |