Estudio, análisis e implementación de un software de simulación de la combinación de gasolina e hidrógeno para determinar la potencia que se obtiene en los vehículos que circulan actualmente en el Distrito Metropolitano de Quito

Abstract

En el presente estudio se analizó la combinación de H2 más gasolina en el funcionamiento real del Ciclo Otto de 4 tiempos y los parámetros de funcionamiento, se determinó 2 ecuaciones estequiométricas, la primera ecuación en los reactivos con el octano más aire y en la segunda se adicionó H2 con la cantidad real de 3.86 moles obtenidas de una celda de hidrógeno. A partir de las ecuaciones químicas se determinó 2 sistemas de ecuaciones, para obtener el consumo y la potencia, manteniendo las condiciones a la altura de Quito de 2850msnm, 72.794 kPa de presión atmosférica y 300°K. A su vez, se rediseñó 2 bancos de pruebas, el primero del motor mono cilindro a hidrógeno y el segundo del freno dinamómetro, con estas modificaciones se acoplaron los dos sistemas mediante bandas de transmisión para la obtención de datos reales de potencia en el motor mono cilindro utilizando las mezclas aire-gasolina e hidrógeno-gasolina. Finalmente, con los datos de las mezclas se ingresó en el software Excel para su simulación con un entorno gráfico donde el usuario puede ingresar los datos de: cilindrada, número de cilindros, relación de compresión, régimen de giro, presión atmosférica, temperatura ambiente, los mismos que permitieron obtener la potencia teórica sin ingreso de hidrógeno que fue 4.02 HP y con adición de hidrógeno de 5.45 HP, donde se observó un incremento significativo de potencia de 1.43 HP y, comparados con datos reales de potencia se obtuvo 3.78 HP sin ingreso de H2 y de 4.66 HP con la adición de H2 en la mezcla, con un incremento de 0.88 HP. El consumo de combustible teórico fue de 401.61 g/KWH a diferencia del consumo con la adición de H2 que resultó menor de 373.52 g/KWH, comparando con el dato real que especifica el fabricante de 395 g/KWH, se observó que existe un menor consumo con la adición de H2 y un mayor consumo sin H2.