Reporte de la NASA: HIDRÓGENO MEZCLADO CON GASOLINA

 

EMISIONES Y CONSUMO TOTAL DE ENERGÍA EN UN MOTOR DE PISTONES MULTI CILÍNDRICO ALIMENTADO CON GASOLINA Y POSTERIORMENTE CON LA MEZCLA DE GASOLINA E HIDRÓGENO, PARA SU COMPARACIÓN

 
Publicación NO CLASIFICADA obtenida del SCIENTIFIC AND TECHNICAL INFORMATION OFFICE.
Nota técnica “NASA TN D-8487” en KIRLAND AIR FORCE BASE en New Mexico
Desarrollado por: John F. Cassidy del instituto
Lewis Research Center en Cleveland Ohio.
Auspiciado por: National Aeronautics and Space Administration – Washington D. C. – Mayo de 1977. 
 
 

SUMARIO

Se efectuó un programa experimental aplicado en un motor reciproco de cilindros múltiples (combustión interna) para mejorar el rango operacional de la gasolina basado en el suministro de Hidrógeno. Se utilizaron dos métodos; el hidrógeno encapsulado y el hidrógeno generado debido a la investigación del flujo re-circulado de metano.

Los resultados comparativos en todas las gasolinas fueron:

- Una alta relación de compresión, se utilizo un motor con desplazamiento de 7.4-Litros (472 pulgadas³).

- La velocidad aparente de la flama se utilizo para describir las diferencias de emisiones y el desempeño. Por lo tanto, las emisiones y desempeño del motor, incluyendo la velocidad aparente de la flama y la perdida de energía en el sistema de enfriamiento y la emisión de gases, se midieron sobre los parámetros equivalentes para cada combustible.

 

Los resultados se usaron para explicar las ventajas de agregar hidrógeno a la gasolina como un método de extensión en base al rango operacional y con menos combustible. La relación equivalente del consumo mínimo de energía se extendió a su condición optima con menos gasolina al agregarle hidrógeno, sin embargo el consumo mínimo de energía no cambio . Todas las condiciones de los niveles de emisiones se redujeron con poco combustible. Entonces, al incluir el hidrógeno se incremento significativamente la velocidad de la flama sobre todas las relaciones equivalentes. El desempeño y emisiones del motor con el hidrógeno obtenido del reciclador (generador del gas HHO) del gas fueron similares a los del hidrógeno encapsulado.

  

INTRODUCCIÓN

El incremento de la eficiencia de los motores recíprocos siempre se ha buscado desde los motores con el ciclo de Otto cuando inicialmente se utilizaron como plantas generadoras de energía. Los efectos importantes del consumo de combustible son factores tales como el rango del vehículo, costo operacional y estructuras del vehículo siempre han sido considerados de importancia en el diseño. Durante décadas pasadas, el impacto al medio ambiente y la conservación de energéticos a nivel mundial son factores que han acentuado la necesidad de producir motores menos contaminantes y más eficientes. Muchos conceptos para improvisar la eficiencia y cumplir con los estándares de emisiones se han probado y reportado literalmente.; estas ideas incluyen utilizar una mezcla con menos relación de combustible, – “STRATIFIED CHARGES (En 1962 se definió como; Un motor de combustión interna, en cuyos cilindros esta basada en una mezcla rica de aire y combustible en la cual se reduce el volumen del combustible)” – e improvisar la distribución de la mezcla.

 

La tendencia a la relación de la mezcla con poco combustible en motores de combustión interna tiene el potencial de producir bajas emisiones y alta eficiencia térmica por las siguientes razones:

1.- El acceso del oxigeno dentro de la carga ase que se oxiden los hidrocarburos sin incinerar y el monoxido de carbono.

2.- El acceso del oxigeno reduce los picos de las temperaturas de la combustión, el cual inhibe la formación de óxidos de nitrógeno.

3.- Las bajas temperaturas de la combustión incrementa la relación especifica de calor al reducir las perdidas netas de disasociaciòn.

4.- Al incrementar la relación especifica de calor, también incrementa la eficiencia del ciclo térmico, lo que nos permite un mejor potencial para la economía de combustible.

 

La eficiencia operacional de la relación de la mezcla baja en combustible y rica en aire, en términos de un buen desempeño en el vehículo, economía de combustible y baja emisión de hidrocarburos, esta limitada por las siguientes razones. una reducción del INDICADOR PRINCIPAL de la PRESION EFECTIVA (IPPE) ocurre con la mezcla ligera. También, cuando la mezcla ultraligera, de ciclo a ciclo, y las variaciones de cilindro a cilindro en el IPPE son dramáticamente incrementadas, lo cual produce considerables fluctuaciones de potencia, motores temblorosos y vibraciones esporádicas de turbulencia en la cámara de compresión. Las explicaciones mas comunes para estas variaciones son perturbaciones en el flujo de la velocidad en las bujías y turbulentas variaciones intermitentes en la cámara de combustión (cascabeleo).

 

Estas condiciones controlan la relación del proceso de la combustión; Por lo tanto, la operación de la relación de una mezcla ligera de combustible involucra de ciclo a ciclo y cilindro a cilindro variaciones en la velocidad de la flama. Para agregar, en tanto que la relación de la mezcla es mas ligera, el proceso de la combustión se reduce y ocurren intervalos de ángulos mas amplios de torsión, teniendo por consecuencia un elevado nivel de emisiones de hidrocarburos y consumo de combustibles. También, la base del entorno térmico, lapsos de reducción de calor, se incrementan con la relación de una mezcla más ligera, esto también causa que los niveles de las emisiones de hidrocarburos aumenten. Incluso cuando se disponga de exceso de Oxigeno para la oxidación de estos hidrocarburos, el efecto de perdida de calentamiento o calor en las paredes del cilindro todavía producirá un incremento neto en emisiones de hidrocarburos.

 

Otro problema son las falsas explosiones en la relación de la mezcla ligera (rica en aire), la cual ocurre cerca de los limites de flamabilidad del combustible. Las variaciones ínter cíclicas e ínter cilíndricas puede ocasionar que algún cilindro se exceda de los limites de flamabilidad de una mezcla ligera en combustible y ocurra una falsa explosión. El inicio del limite de una falsa explosión se caracteriza por una alta emisión de hidrocarbono, el motor opera todo tembloroso y poco ahorro de combustible.

 

Un recuento de la documentación relacionada con los problemas operacionales de la relación de la mezcla ligera en combustible muestran que un combustible ligero con un bajo limite nivel de flamabilidad y una alta velocidad de la flama deja bajas emisiones en en escape en condiciones ultra ligeras.

 

En una de las referencias se encontró que el hidrógeno aviá tenido esas propiedades y que a sido sujeto a muchas investigaciones. Utilizando una pequeña porción, de acuerdo a su peso, se selecciono el hidrógeno como un suplemento de la gasolina como una forma para extender un motor operacional con poco combustible. La actual generación de hidrógeno fue seleccionada como una forma alternativa en utilizar el hidrógeno en aplicación movible. El laboratorio de los motores Jet de propulsión a chorro condujo un programa similar en el cual el hidrógeno generado por la oxidación parcial de la gasolina fue utilizado como un suplemento del combustible para operaciones en un motor operacional con poco combustible.

 

Se analizaron varios procesos comerciales para generar hidrógeno para su aplicación. El reciclado por el flujo catalítico del alcohol metílico (metano) utilizando el calor del escape del motor fue el que se selecciono como el proceso mas eficiente para generar hidrógeno que fue lo suficientemente compacto para llevarlo en el vehículo.

 

Una desventaja es que esto pudiera requerir de un segundo combustible o un segundo sistema de combustible.

 

Un sistema de investigación para generar hidrógeno por el reciclado de metano se construyo e instalo en un motor multicilindrico existente en una mesa de trabajo. Se efectuó un programa de evaluación paralelo, pero no es parte de este reporte. Se condujo una prueba programada utilizando gasolina y aditamentos de hidrógeno gaseoso y metano reciclado para evaluar los efectos de la mezcla del combustible hidrógeno-gasolina en las emisiones, basado en la extensión de los limites operacionales del motor y los limites de la flamabilidad del combustible así como la velocidad de combustión de la flama.

 

Este reporte presenta una breve descripción seccionada del sistema del metano reciclado y los resultados del combustible y de las pruebas del motor.

 

Los datos fueron obtenidos en en los Estados Unidos para un sistema de unidades especifico y convertido a las unidades del Sistema Ingles para este reporte.

                                                                                                        Por Francisco Jose Gonzalez Cazares 08/03/1952 – Chihuahua Chih. Mx. –  Agosto, 3 del 2010.

 

       

                 
 
 

                                                                      Traducciòn Por Francisco Jose Gonzalez Cazares 8-3-52 Chihuahua Chih. Mx. Junio, 11 del 2010.
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Acerca de aguaxgasolina

Genera el gas HHO, es el cuarto estado del agua y se aplica para cambiar el proceso de la combustion en motores de cuatro tiempos. Incinera el combustible fósil con mas eficiencia, se refleja en la economía afectada por los gasolinazos.
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