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O consumo de óleo lubrificante dos motores diesel de embarcações offshore tem ganhado destaque tornando-se essencial para o controle de custo e de confiabilidade relacionados à lubrificação dos motores. O óleo lubrificante utilizado tem preço médio de USS 2.35/l. Portanto, 5.000 litros deste óleo custam, em média, 11,750 dólares. Determinada empresa que tenha uma frota de três navios de perfuração que utiliza este lubrificante terá um custo considerável com o óleo, pois, em média, se considerar que cada navio consome 10.000 litros por mês, isso dá um gasto de 23,500 dólares por navio e, consequentemente, um gasto total de 70,500 dólares por mês. Quando constatadas falhas no sistema de lubrificação (por deficiência ou excesso de óleo) de um conjunto mecânico, entre as peças mal lubrificadas, são encontradas algumas com sérios danos causados por superaquecimento decorrente do atrito seco. Lubrificante em demasia também causa danos as peças e componentes dos motores devido ao atrito de deslizamento. A realidade das empresas é retratada por imprecisão quanto ao consumo de óleo lubrificante. Neste sentido, o trabalho em questão trata da implementação de melhorias do consumo de lubrificante nos motores diesel de modo a solucionar a imprecisão da quantidade de óleo efetivamente consumida pelos motores diesel, utilizando a metodologia da distribuição de probabilidade t student oriunda da inferência estatística a qual fornece uma estimativa do consumo de lubrificante através do intervalo de confiança contendo a verdadeira média de todos os consumos de óleo lubrificante dos motores com 95% de confiança. Os dados foram coletados na forma de amostras e foram tratados utilizando a informação de consumo específico de óleo lubrificante através da relação g/kwh fornecida pelo manual do fabricante do motor diesel. A metodologia proposta apresentou bom grau de precisão, pois para o período de funcionamento de 10 dias do motor, o valor médio de consumo de óleo foi estabelecido pelo intervalo de confiança de 16,86 litros até 21,01 litros por dia. Já ao se utilizar o método atual, obteve-se apenas o valor médio de 26,75 litros de óleo consumidos por dia. Ao se comparar os dois métodos, constatou-se que a metodologia proposta é superior ao método atual.

Con la finalidad de incorporar un sistema de monitoreo haciendo uso de un módulo bluetooth, se ha desarrollado este proyecto estableciendo sus bases en un estudio sobre control y monitoreo, se realizó una inspección del estado inicial del banco didáctico y del motor Toyota 2B para posteriormente restaurarlos, finalmente; se procedió a implementar el sistema de monitoreo de las variables a ser controladas. With the purpose of incorporating a monitoring system using a Bluetooth module, this project has been developed establishing its bases in a study on control and monitoring, an inspection of the initial state of the didactic bench and the Toyota 2B engine was carried out to later restore them, finally; we proceeded to implement the monitoring system of the variables to be controlled.

É bastante comum associar avarias no motor a problemas no combustível. No sentido de avaliar se o combustível pode ter alguma influência na degradação de motores pela contaminação do lubrificante, foi efetuado um estudo, tendo como base um conjunto de viaturas pesadas de duas empresas de transportes, no qual foram realizadas análises periódicas ao óleo lubrificante do motor. Neste trabalho foram definidas metodologias e intervalos de recolha de amostras de óleo, assim como técnicas de análise, que podem, não só antever avarias mecânicas, como serem utilizadas para ajustar os intervalos de mudança de óleo ao estado dos óleos e dos motores, assim como ao tipo de utilização dos veículos. Estas técnicas podem refletir-se em redução de custos e/ou aumento de fiabilidade de veículos em frotas. As recolhas foram realizadas maioritariamente em dois momentos, a metade e no final da vida útil do lubrificante (cerca de 60000 km), permitindo acompanhar a evolução de indicadores de estado, contaminação e desgaste do lubrificante, ao longo do ciclo de vida do lubrificante. A análise daqueles indicadores permitiu aferir eventuais indícios de avarias mecânicas nos motores dos veículos das frotas em estudo. Permitiu também identificar veículos em que as mudanças de óleo, sendo realizadas de acordo com o preconizado pelo fabricante, ocorreram demasiado cedo e demasiado tarde, face ao estado do lubrificante. Foram igualmente identificadas situações de degradação do óleo com origem no tipo de utilização do veículo. Não foram, no entanto, encontradas evidências de degradação dos motores associadas ao combustível.

Due to the constant contact with the earth, many agricultural machineries that have diesel engines, have problems in their performance due to the entry of dust particles in the air intake system. This work aimed to carry out a systematic review of the literature regarding the use of sensors in solving contamination problems in the air intake system in diesel engines. The inclusion criteria were articles that were complete and available, in English and Portuguese, and that had some application regarding the use of sensors in diesel engines, or that dealt with problems in air intake. The exclusion criteria, on the other hand, were the works that did not fit these eligibility criteria. Approximately 2,414 articles were retrieved, of which 31 met the eligibility criteria and were accepted for full reading. Given the limitations of the research, such as the reduced number of databases used, restriction of the language of the works, a meta-analysis was not possible to be conducted, limiting the research to only qualitative analyses. However, it was possible to notice some gaps in knowledge regarding the lack of works aimed at solving the problem raised, as well as the lack of works related to the theme at the national level. Debido al constante contacto con la tierra, muchas maquinarias agrícolas que cuentan con motores diesel, presentan problemas en su desempeño por la entrada de partículas de polvo en el sistema de admisión de aire. Este trabajo tuvo como objetivo realizar una revisión sistemática de la literatura sobre el uso de sensores en la solución de problemas de contaminación en el sistema de admisión de aire en motores diésel. Los criterios de inclusión fueron artículos que estuvieran completos y disponibles, en inglés y portugués, y que tuvieran alguna aplicación en cuanto al uso de sensores en motores diesel, o que trataran problemas en la entrada de aire. Los criterios de exclusión, por otro lado, fueron las obras que no cumplieron con estos criterios de elegibilidad. Se recuperaron aproximadamente 2414 artículos, de los cuales 31 cumplieron con los criterios de elegibilidad y fueron aceptados para lectura completa. Dadas las limitaciones de la investigación, como el número reducido de bases de datos utilizadas, la restricción del idioma de los trabajos, no fue posible realizar un metanálisis, limitando la investigación a análisis cualitativos. Sin embargo, fue posible notar algunos vacíos de conocimiento en cuanto a la falta de trabajos dirigidos a la solución del problema planteado, así como la falta de trabajos relacionados con el tema a nivel nacional. Devido ao contato constante com a terra, muitos maquinários agrícolas que possuem motores diesel, apresentam problemas em seu desempenho devido a entrada de partículas de poeira no sistema de admissão de ar. Esse trabalho propôs-se a realização de uma revisão sistemática da literatura quanto ao uso de sensores na solução de problemas de contaminação no sistema de admissão de ar em motores diesel. Os critérios de inclusão foram artigos completos e disponíveis, na língua inglesa e portuguesa, e que possuíam alguma aplicação quanto ao uso de sensores em motores diesel, ou que tratavam problemas na admissão de ar. Já os critérios de exclusão, foram os trabalhos que não se encaixavam nesses critérios de elegibilidade. Foram recuperados cerca de 2.414 artigos, dos quais 31 deles cumpriam os critérios de elegibilidade e foram aceitos para a leitura integral. Dada as limitações da pesquisa, tais como número reduzido de bases de dados utilizadas, restrição do idioma dos trabalhos, uma meta-análise não foi possível de ser conduzida, limitando a pesquisa a análises apenas qualitativas. No entanto, pôde-se notar algumas lacunas do conhecimento quanto a falta de trabalhos voltados para a solução da problemática levantada, bem como a falta de trabalhos ligados a temática em âmbito nacional.

[ES] Las normativas cada vez más restrictivas sobre las emisiones contaminantes de los vehículos de motor impuestas por la Unión Europea han obligado a los fabricantes de equipos originales (OEM) a proporcionar a los centros de investigación herramientas e instalaciones que pueden reproducir de forma precisa y repetida diferentes condiciones atmosféricas durante las primeras etapas del desarrollo del motor. En la actualidad la legislación europea incluye pruebas de emisiones reales en conducción (RDE) en diferentes condiciones atmosféricas, con altitudes de hasta 1300 metros sobre el nivel del mar y temperaturas que alcanzan los -7 ºC. Esto se ha hecho típicamente utilizando cámaras climáticas y altimétricas que permiten la reproducción de las condiciones atmosféricas en toda la celda de prueba, y más recientemente conectando a motor simuladores de altitud acoplados con unidades de tratamiento de aire (AHU). En esta Tesis Doctoral, se presenta la mejora del simulador de altitud comercializado por la empresa HORIBA denominado MEDAS, utilizando procedimientos tanto inductivos como deductivos, con el objetivo de ampliar el rango de prestaciones de la instalación, así como mejorar la precisión del control de la presión del aire comburente y reducir el consumo energético global. Además, durante esta fase, se lleva a cabo el desarrollo de un modelo 1D del simulador de altitud, con el que es posible obtener resultados precisos sobre el desempeño de la instalación para diferentes condiciones de contorno, como puede ser el punto operativo del motor, la presión de la sala o la temperatura del agua de refrigeración. A continuación, se han desarrollado dos nuevos equipos: el Módulo de Temperatura del MEDAS (MTM) y el Módulo de Humedad del MEDAS (MHM); mejorando las estrategias de control y algunos componentes clave (por ejemplo, la columna de agua de burbujas) para controlar con precisión la temperatura y la humedad del aire de combustión. Estos dos junto con el MEDAS crean un simulador de atmósfera completo, que permite el control independiente de las tres variables psicrométricas del aire de combustión del motor: presión, temperatura y humedad. Por último, el simulador de atmósfera desarrollado se utiliza para estudiar el efecto que las tres variables psicométricas del aire ambiente tienen sobre el rendimiento y las emisiones contaminantes de un motor Diesel Euro 6 turboalimentado, demostrando el gran efecto que tiene la humedad ambiental sobre las emisiones contaminantes de los motores Diesel y la necesidad de considerar este parámetro en las estrategias de calibración. Algunos resultados obtenidos podrían ser la reducción de potencia que el motor sufre al operar en condiciones de altitud, los cambios que la temperatura ambiente causa en el punto de operación del turbo grupo o como las emisiones de NOx se reducen cuando la humedad ambiente aumenta., [CA] Les normatives cada vegada més restrictives sobre les emissions contaminants dels vehicles de motor imposades per la Unió Europea han obligat als fabricants d'equips originals (OEM) a proporcionar als centres d'investigació eines i instal·lacions que poden reproduir de manera precisa i repetida diferents condicions atmosfèriques durant les primeres etapes del desenvolupament del motor. En l'actualitat la legislació europea inclou proves d'emissions reals en conducció (RDE) en diferents condicions atmosfèriques, amb altituds de fins a 1300 metres sobre el nivell de la mar i temperatures que aconsegueixen els -7 °C. Això s'ha fet típicament utilitzant cambres climàtiques i altimètriques que permeten la reproducció de les condicions atmosfèriques en tota la cel·la de prova, i més recentment connectant a motor simuladors d'altitud acoblats amb unitats de tractament d'aire (AHU). En aquesta Tesi Doctoral, es presenta la millora del simulador d'altitud comercialitzat per l'empresa HORIBA denominat MEDAS, utilitzant procediments tant inductius com deductius, amb l'objectiu d'ampliar el rang de prestacions de la instal·lació així com millorar la precisió del control de pressió de l'aire de combustió i reduir el consum energètic global. A més, durant aquesta fase, es du a terme el desenvolupament d'un model 1D del simulador d'altitud, amb el qual és possible obtindre resultats precisos sobre l'acompliment de la instal·lació per a diferents condicions de contorn, com pot ser el punt d'operació del motor, l'altitud d'instal·lació o la temperatura de l'aigua de refrigeració. A continuació, s'han desenvolupat dos nous equips: el Mòdul de Temperatura del MEDAS (MTM) i el Mòdul d'Humitat del MEDAS (MHM); millorant les estratègies de control i alguns components clau (per exemple, la columna d'aigua de bambolles) per a controlar amb precisió la temperatura i la humitat de l'aire de combustió. Aquests dos juntament amb el MEDAS creen un simulador d'atmosfera complet, que permet el control independent de les tres variables psicromètriques de l'aire de combustió del motor: pressió, temperatura i humitat. Finalment, el simulador d'atmosfera desenvolupat s'utilitza per a estudiar l'efecte que les tres variables psicomètriques de l'aire ambient tenen sobre el rendiment i les emissions contaminants d'un motor Dièsel Euro 6 *turboalimentado, demostrant el gran efecte que té la humitat ambiental sobre les emissions contaminants dels motors Dièsel i la necessitat de considerar aquest paràmetre en les estratègies de calibratge. Alguns resultats obtinguts podrien ser la reducció de potència que el motor pateix en operar en condicions d'altitud, els canvis que la temperatura ambient causa en el punt d'operació del turbo grup o com les emissions de NOx es redueixen quan la humitat ambiente augmenta., [EN] Increasingly restrictive regulations on pollutant emissions for motor vehicles imposed by the European Union have forced original equipment manufacturers (OEMs) to provide research centers with tools and facilities that can accurately and repeatedly reproduce different atmospheric conditions during the early stages of engine development. Nowadays, the European legislation includes real driving emissions (RDE) tests at different atmospheric conditions, with altitudes up to 1300 meters above sea level and temperatures reaching -7 ºC. This has been done typically using altimetric and climatic chambers, which allow the reproduction of the atmospheric conditions in the whole test cell. More recently, connecting to the engine altitude simulators coupled with air handling units (AHU). In this Ph.D. Thesis, the improvement of the altitude simulator commercialized by the company HORIBA called MEDAS, carried out by inductive and deductive procedures, is presented to extend the installation's performance range, improve the combustion air pressure control accuracy, and reduce the installation global energy consumption. Furthermore, during this phase, the development of a 1D model of the altitude simulator is carried out, with which it is possible to obtain accurate results about the performance of the installation for different boundary conditions such as the engine operation point, the room pressure, or the cooling water temperature. Following, two new pieces of equipment have been developed: MEDAS Temperature Module (MTM) and MEDAS Humidity Module (MHM), improving the control strategies and some key components (i.e., the bubbles water-column) to increase the accuracy of the combustion air temperature and humidity control. Together with the MEDAS, these two create a complete atmosphere simulator, which allows the independent control of the three psychrometric variables of the engine combustion air: pressure, temperature, and humidity. Lastly, the atmosphere simulator developed is used to study the effect that the three psychometric variables of the ambient air have on the performance and the pollutant emissions of a Euro 6 turbocharged diesel engine, proving the significant effect that the ambient humidity has on the diesel engines pollutant emissions and the necessity of considering this parameter in the calibration strategies. Some results could be the reduction in power that the engine suffers when operating in altitude conditions, the changes that the ambient temperature causes at the turbocharger operative point, or the decrease in NOx emissions that happen when the ambient humidity increases.

El presente documento analiza la estrategia que implementó una empresa de transporte de carga pesada, para controlar el recurso más importante utilizado en el desarrollo de sus operaciones, siendo este el biocombustible Diesel. Se explica detalladamente cual fue el proceso y los beneficios obtenidos a partir de su incorporación. This document analyzes the strategy implemented by a heavy cargo transportation company to control the most important resource used in the development of its operations, this being Diesel biofuel. The process and the benefits obtained from its incorporation are explained in detail. Pregrado Ce document analyse la stratégie mise en place par une entreprise de transport de marchandises lourdes pour maîtriser la ressource la plus importante utilisée dans le développement de ses opérations, à savoir le biocarburant Diesel. Le processus et les avantages tirés de son incorporation sont expliqués en détail.

[ES] Se espera que la nueva generación de motores de encendido provocado represente la mayor parte del mercado en el contexto de la propulsión de vehículos con o sin hibridación. Sin embargo, la tecnología actual todavía tiene desafíos críticos por delante para cumplir con los nuevos estándares de emisiones de CO2 y contaminantes. Consecuentemente están surgiendo nuevas tecnologías para mejorar la eficiencia de los motores y que estos cumplan con las nuevas normativas anti-contaminación. Entre otras, una de las tendencias más seguidas en la actualidad es la reducción de tamaño de los motores, concepto conocido como "downsizing", bajo la técnica de la turbosobrealimentación. Las nuevas tecnologías de turbocompresores, como las turbinas de geometría variable (TGV), se empiezan a considerar para su aplicación en las exigentes condiciones de funcionamiento de los nuevos motores de encendido provocado. En este trabajo, a partir de datos experimentales obtenidos en la sala de ensayos del motor, se propone una metodología de calibración del modelo completo de motor 1-D: se realiza un análisis teórico dirigido a asegurar el control total sobre cualquier aspecto de la simulación. En otras palabras, el modelo de motor 1-D se ajustó completamente con respecto a los datos experimentales del motor. Además, se demuestra la necesidad del postprocesamiento y validación de datos experimentales relacionados con mapas de turbocompresores, ya que se requiere desacoplar fenómenos como la transferencia de calor y las pérdidas por fricción de los denominados mapas experimentales de turbocompresores. De acuerdo con esto, se presenta una metodología para la obtención de mapas de turbocompresores, basada en una campaña experimental dividida en varias tipologias de ensayos y seguida de la etapa de modelado. La etapa de modelado se lleva a cabo utilizando modelos de turbocompresores integrales ya desarrollados o disponibles en la literatura. Adicionalmente se aborda la mejora en la precisión de las simulaciones cuando se comparan mapas de turbocompresores postprocesados con mapas puramente experimentales. Aprovechando el modelo de motor 1-D altamente validado y físicamente representativo así como los mapas validados del turbocompresor, se discute cómo las incertidumbres experimentales o las variables "fuera de control" pueden afectar los resultados experimentales. Se propone una metodología para superar este punto desde la perspectiva del modelado. Lo anterior permite realizar comparativas que en las se analiza exclusivamente el impacto de diferentes tecnologías de turbina o unidades de turbinas. Además, tomando como base el modelo ya desarrollado, es posible explorar diferentes cálculos de optimización, estrategias de control y proporcionar comparaciones de tecnología de turbinas en plenas cargas y cargas parciales de motor en un amplio rango de revoluciones. También se aborda el impacto de la altitud y se evalúan los transitorios de carga para dos tecnologías de turbinas analizadas: VGT y WG. Como conclusión, se demuestra que la tecnología VGT muestra menos limitaciones en condiciones de trabajo extremas, como en la curva de plena carga, donde la tecnología WG representa una limitación en términos de máxima potencia. Las diferencias a plena carga se vuelven aún más evidentes en condiciones de trabajo en altitud. Cuando se trata de cargas parciales, las diferencias en el consumo de combustible son menores, pero potencialmente beneficiosas para los VGT., [CA] S'espera que la nova generació de motors d'encesa per espurna representi la major part del mercat en el context de la propulsió de vehicles amb o sense hibridació. No obstant això, la tecnologia actual encara té reptes crítics per davant per complir amb els nous estàndards d'emissions de CO2 i contaminants. Conseqüentment estan sorgint noves tecnologies per millorar l'eficiència dels motors i que aquests compleixin amb les noves normatives anti-contaminació. Entre d'altres, una de les tendències més seguides en l'actualitat és la reducció de grandària dels motors, concepte conegut com "downsizing", sota la tècnica de la turbosobrealimentación. Les noves tecnologies de turbocompressors, com les VGT, es comencen a considerar per la seva aplicació en les exigents condicions de funcionament dels nous motors d'encesa per espurna. En aquest treball, a partir de dades experimentals obtingudes a la sala d'assajos de l'motor, es proposa una metodologia de calibratge del model complet de motor 1-D: es realitza una anàlisi teòrica dirigit a assegurar el control total sobre qualsevol aspecte de la simulació. En altres paraules, el model de motor 1-D es va ajustar completament respecte a les dades experimentals del motor. A més, es demostra la necessitat del posprocesamiento i validació de dades experimentals relacionats amb mapes de turbocompressors, ja que es requereix desacoblar fenòmens com la transferència de calor i les pèrdues per fricció dels denominats mapes experimentals de turbocompressors. D'acord amb això, es presenta una metodologia per a l'obtenció de mapes de turbocompressors, basada en una campanya experimental dividida en diverses tipologies d'assajos i seguida de l'etapa de modelatge. L'etapa de modelatge es porta a terme utilitzant models de turbocompressors integrals ja desenvolupats disponibles a la literatura. A més a s'aborda la millora en la precisió de les simulacions quan es comparen mapes de turbocompressors postprocessats amb mapes purament experimentals. Aprofitant el model de motor 1-D validat i físicament representatiu així com els mapes validats del turbocompressor, es discuteix com les incerteses experimentals o les variables "fora de control" poden afectar els resultats experimentals. Es proposa una metodologia per superar aquest punt des de la perspectiva de la modelització. L'anterior permet realitzar exclusivament la comparació de tecnologies / unitats de turbines. A més, prenent com a base el model ja desenvolupat, és possible explorar diferents càlculs d'optimització, estratègies de control i proporcionar comparacions de tecnologia de turbines a càrregues completes i parcials del motor en un ampli rang de revolucions del motor. També s'aborda l'impacte de l'altitud i s'avaluen els transitoris de càrrega per a dues tecnologies de turbines analitzades: VGT i WG. com a conclusió, es demostra que la tecnologia VGT mostra menys limitacions en condicions de treball extremes, com en la corba de plena càrrega, on la tecnologia WG representa una limitació en termes de màxima potència. Les diferències a plena càrrega es tornen encara més evidents en condicions de treball en altitud. Quan es tracta de càrregues parcials, les diferències en el consum de combustible són menors, però potencialment beneficioses per als VGT., [EN] The new generation of spark ignition (SI) engines is expected to represent most of the future market share in the context of power-train with or without hybridization. Nevertheless, the current technology has still critical challenges in front to meet incoming CO2 and pollutant emissions standards. Consequently, new technologies are emerging to improve engine efficiency and meet new pollutant regulations. Among others, one of the most followed trends is engine size reduction, known as downsizing, based on the turbocharging technique. New turbocharger technologies, such as variable geometry turbines (VGT), are evaluated for their application under the demanding operating conditions of SI engines. In this work, from experimental data obtained in an engine test cell, a 1-D complete engine model calibration methodology was conducted: a theoretical analysis aimed at ensuring full control on any aspect of the simulation. In other words, the 1-D engine model was fully fitted with respect to the experimental engine data. Furthermore, it is evidenced the requirement of post-processing and validating the experimental data dealing with turbocharger maps, since phenomena such as heat transfer and friction losses are required to be decoupled from the so-called experimental turbocharger maps. Accordingly, a methodology for turbocharger maps obtention is presented, based on an experimental campaign divided into several test typologies and followed by the modelling stage. The modelling stage is carried out making usage of already developed integral turbocharger models available in the literature. Additionally, the improvement in the accuracy of the simulations when post-processed turbocharger maps are compared against purely experimental maps is addressed. Taking advantage of the highly validated and physically representative 1-D gas-dynamics engine model and turbocharger validated maps, it is discussed how experimental uncertainties or "out-of-control" variables may impact the experimental results. A methodology is proposed to overcome this point from the modelling perspective. The previous allows performing exclusively turbine technologies/units comparison. In addition, taking as a basis the already developed model, it is possible to explore different optimization calculations, control strategies and provide turbine technology comparisons at engine full and partial loads in a wide range of engine speed. Also, the altitude impact is addressed and load transients are evaluated for two analysed turbine technologies: VGT and WG. In all, it was found that VGT technology shows fewer limitations in extreme working conditions, such as full load curve, where the WG technology represents a limitation in terms of the maximum power output. Full load differences become even more evident in altitude working conditions. When it comes to partial loads, differences in fuel consumption are minor but potentially beneficial for VGTs.

Se realizó el proyecto con el fin de obtener y medir el nivel de contaminación del automotor Hino City 300, en distintas alturas tanto como a nivel y sobre el nivel del mar, mediante el análisis de emisiones contaminantes, con la finalidad de observar el efecto que produce el incremento de altura, con respecto a la emanación de gases contaminantes. The project was carried out in order to obtain and measure the level of pollution of the Hino City 300 car, at different heights as well as at sea level and above sea level, through the analysis of pollutant emissions, in order to observe the effect produced by the increase in height, with respect to the emission of polluting gases.

El planeta atraviesa una gran crisis ambiental, que se debe en gran medi- da a las emisiones contaminantes que generan los motores Diesel, los cuales tienen la ventaja de ser más eficientes. Para enfrentar esta problemática, una opción es adicionar sustancias químicas al combustible en pequeñas concen- traciones (dopado), con la intención de mejorar ciertas propiedades del carbu- rante, que conlleven a reducir los niveles de emisiones que se generan durante la combustión. El objetivo de este trabajo es determinar el impacto que tiene el uso de la gasolina como aditivo en el combustible en un motor diésel, para lo cual se han realizado pruebas experimentales, con la finalidad de obtener los parámetros operacionales del motor y las emisiones (densidad de humo) que se generan. Los resultados muestran que, al tener concentraciones del 5% y 10% de gasolina en el diésel (G5 y G10), se tienen reducciones entre 2% y 5% en las prestaciones del motor para el punto de máximo par con grados de carga del 80% y 60%, logrando disminuir hasta en un 23,6% la densidad de humo con respecto al diésel puro., The planet is going through a great environmental crisis, which is mainly because of the polluting emissions generated by Diesel engines, which have the advantage of being more efficient. To face this problem, one option is to add chemical substances to the fuel in small amounts, with the purpose of improving certain fuel properties, which lead to reducing the levels of emis- sions generated during combustion. The objective of this work is to determine the impact of gasoline use as an additive in the fuel in a diesel engine, so experimental tests have been carried out, in order to obtain the operational parameters of the engine and the emissions (smoke density) that are genera- ted. The results show that, having concentrations of 5% and 10% of gasoline in diesel (G5 and G10), there are reductions between 2% and 5% in the per- formance of the engine for the point of maximum with load degrees of 80% and 60%, getting to reduce by up to 23,6% the smoke density with respect to pure diesel., Pregrado, Ingeniero(a) Mecánico(a)

En las últimas décadas, se han desarrollado y perfeccionado diferentes estrategias y tecnologías deNOx de elevada eficacia en respuesta a las regulaciones cada vez más estrictas de las emisiones en el sector del automóvil. Dos tecnologías catalíticas ampliamente utilizadas para este propósito son el Almacenamiento y Reducción de NOx (NSR) y la Reducción Catalítica Selectiva (SCR) en motorización diésel. El acoplamiento entre una trampa de NOx seguido de un catalizador NH3-SCR conduce a una mejora de la selectividad a N2, ya que el NH3 no deseado producido en el catalizador NSR se almacena y reacciona en el sistema SCR consecutivo, se habla de sistemas híbridos. Debido a la presencia de soot en los gases de escape o de azufre en los combustibles, es necesaria la búsqueda de materiales resistentes a este tipo de especies estudiando cómo estos contaminantes afectan a su actividad catalítica, en este sentido, el estudio de la tiorresistencia resulta clave en la determinación de una adecuada formulación del sistema híbrido catalítico, atendiendo a las condiciones reales de operación. El objetivo del presente estudio ha sido el desarrollo y mejora de un sistema catalítico híbrido, NSR-SCR, en forma de monolito, a partir de una formulación base. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

In order to survive at media-term, diesel engines need a new approach for the use of the new fuel portfolio and to control the exhaust gas emissions. Hydrogen has been proposed as an alternative due to its excellent combustion properties, which could improve the combustion performance and emissions of internal combustion engines [1, 2]. The main drawback is that the location of a hydrogen cylinder inside the vehicles implies space and risk problems. Therefore, it could be produced on board and released into the air-intake of any biofuels fed to diesel engines. For that, the required optimized amount of hydrogen must be known, studying all engine parameters and emission in different driving modes for the establishment of the engine regions of operation in which partial replacement of fuel by hydrogen is effective as a bridged technology. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

La presente Tesis Doctoral abarca la síntesis y caracterización de catalizadores de naturaleza ácida con diferentes propiedades estructurales y texturales, y su aplicación en la reacción de eterificación de glicerol con tert-butanol, para obtener los di- y tri-éteres (high ethers) que son empleados como aditivos oxigenados para combustibles. Además, se ha evaluado el carbonato de dimetilo como un disolvente renovable para reducir la alta viscosidad del aceite de ricino y del aceite de girasol (representando al aceite usado) y obtener, así, biocombustibles de segunda generación aptos para los motores diésel actuales. En el artículo “Sulfonated carbons from olive stones as catalysts in the microwave-assisted etherification of glycerol with tert-butyl alcohol” se han sintetizado materiales basados en carbón, utilizando como materia prima el hueso de aceituna, que es un importante residuo en Andalucía, región productora por excelencia de aceite de oliva del mundo. El carbón ha sido tratado con H2SO4 con el fin de incorporar grupos sulfónico en su estructura, empleando calefacción convencional y microondas, a diferentes temperaturas (100 y 150 ᵒC) y tiempos de reacción (0.5, 2 y 5 h). Los sólidos han sido exhaustivamente caracterizados y testados en la reacción de eterificación de glicerol con tert-butanol bajo irradiación microondas. A modo comparativo, se ha empleado también calefacción convencional. En el artículo “Sulfonated organosilica-aluminum phosphates as useful catalysts for acid-catalyzed reactions: Insights into the effect of synthesis parameters on the final catalyst” se ha llevado a cabo la optimización de la síntesis, mediante un método sol-gel, de silicoaluminofosfatos con grupos sulfónico en su estructura, variando la relación Al/P (3-10), el pH final de síntesis (3-9) y el tipo de compuesto organosilano. Se han empleado tres organosilanos diferentes, uno de ellos contiene el grupo sulfónico en su estructura y los otros dos grupos tiol y tetrasulfuro, respectivamente, que deben ser oxidados posteriormente a grupos sulfónico. El objetivo es mejorar la incorporación de grupos sulfónico, a través de la interacción de las especies de Si y Al, y preparar materiales con diferente porosidad, a fin de lograr mejores resultados que los obtenidos previamente por nuestro Grupo de Investigación. Los sólidos sintetizados han sido empleados en la reacción de eterificación de glicerol con tert-butanol bajo irradiación microondas. En el artículo “Evaluation of dimethyl carbonate as alternative biofuel. Performance and smoke emissions of a diesel engine fueled with diesel/dimethyl carbonate/straight vegetable oil triple blends” se ha evaluado el carbonato de dimetilo (DMC) como biodisolvente de dos aceites vegetales, aceite de ricino y aceite de girasol (representando al aceite usado), en la obtención de nuevos biocombustibles de segunda generación, que puedan ser empleados en los vehículos actuales sin necesidad de modificaciones de los motores. Para ello, los diferentes biocombustibles (mezcla DMC/aceite vegetal) han sido añadidos al diésel en diferentes proporciones del 20% al 80% en volumen. Se han determinado propiedades físico-químicas de los combustibles que influyen directamente en el rendimiento de un motor de combustión interna, como la viscosidad, la densidad, las propiedades de flujo en frío, el número de cetano y el valor calorífico. La eficacia de los diferentes biocombustibles se ha evaluado en base a la potencia generada por un motor diésel, las emisiones de hollín generadas y el consumo de combustible. Además de lo indicado anteriormente, durante una estancia de 3 meses realizada en el “Istituto per lo studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) del Dipartimento di scienze chimiche e tecnologie dei materiali (DSCTM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)” situado en Palermo (Italia), se sintetizaron materiales basados en sílice funcionalizados con grupos ácidos y/o básicos. Estos materiales serán testados en reacciones de transformación de la biomasa, que requieren de dichos centros, para obtener productos de interés en Química Fina e Industrial como aditivos oxigenados para combustibles, entre otros. The Doctoral Thesis covers the synthesis and characterization of acidic catalysts with different structural and textural properties, and their application in the etherification reaction of glycerol with tert-butyl alcohol, in order to obtain the di- and tri-ethers (high ethers), which are used as oxygenated additives for fuels. In addition, dimethyl carbonate has been evaluated as a renewable solvent to reduce the high viscosity of castor oil and sunflower oil (as a reference for waste cooking oils) and obtain, thus, suitable second-generation biofuels for use in current diesel engines In the article "Sulfonated carbons from olive stones as catalysts in the microwave-assisted etherification of glycerol with tert-butyl alcohol" carbon-based materials have been prepared from olive stones, which are an important waste in Andalusia, the world's leading olive oil-producing region. The carbon has been treated with H2SO4 in order to incorporate sulfonic groups in its structure, using either conventional heating or microwave irradiation, at different temperatures (100 and 150 ᵒC) and reaction times (0.5, 2 and 5 h). The solids have been exhaustively characterized and tested in the etherification reaction of glycerol with tert-butyl alcohol using microwave as way of heating. For comparison, conventional heating has also been employed. In the article "Sulfonated organosilica-aluminum phosphates as useful catalysts for acid-catalyzed reactions: Insights into the effect of synthesis parameters on the final catalyst" the optimization of the synthesis, by a sol-gel method, of organosilica-aluminum phosphates with sulfonic groups in their structure, varying the Al/P ratio (3-10), the final synthesis pH (3-9) and the type of organosilane compound, has been carried out. Three different organosilanes have been employed, one of them containing the sulfonic group in its structure and the other two thiol and tetrasulfide groups, respectively, which are subsequently oxidized to sulfonic groups. The goal is to enhance the incorporation of sulfonic groups, through the interaction between the species of Si and Al, and to prepare materials with tunable porosity, in order to attain better results than those previously obtained by our Research Group. The synthesized solids have been tested in the etherification reaction of glycerol with tert-butyl alcohol under microwave irradiation. In the article “Evaluation of dimethyl carbonate as alternative biofuel. Performance and smoke emissions of a diesel engine fueled with diesel/dimethyl carbonate/straight vegetable oil triple blends” dimethyl carbonate (DMC) has been evaluated as a bio-solvent of both vegetable oils castor oil and sunflower oil (as a reference for waste cooking oils), for obtaining new second-generation biofuels that can be used in current vehicles without engine modifications. Thus, different volumetric proportions of biofuel (DMC/vegetable oil blend), from 20% to 80%, have been added to diesel. Several important fuel properties for the performance of an internal combustion engine, such as viscosity, density, cold flow properties, cetane number and calorific value, have been determined. The efficiency of the different biofuels has been evaluated based on the power generated by a diesel engine; the soot emissions generated and the fuel consumption. In addition to the aforementioned, silica-based materials functionalized with acid and/or basic groups were synthesized during a 3-month stay at the "Istituto per lo study dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) del Dipartimento di scienze chimiche e tecnologie dei materiali (DSCTM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)" located in Palermo (Italy). These materials will be tested in biomass transformation reactions, which require these centers, to obtain value-added chemicals for Fine and Industrial Chemistry, such as oxygenated additives for fuels, among them.

[Resumen] El uso de combustibles de menor impacto medioambiental es una de las herramientas para reducir las emisiones de diferentes contaminantes como los óxidos de azufre o los gases de efecto invernadero. Dadas las particularidades de estos combustibles, serán tratados de manera diferente en los sistemas que incluyan su uso y por ello vale la pena profundizar en el estudio de las tecnologías implicadas. En este trabajo de fin de grado se hace un pequeño repaso sobre la evolución de los motores en la industria naval, la contaminación producida por los combustibles de origen fósil, las normativas anticontaminación, los combustibles alternativos y las técnicas de uso actual en motores que consumen combustibles convencionales de origen fósil. Además, se revisarán técnicas de suministro e inyección desarrolladas por las empresas fabricantes de motores de dos tiempos lentos navales para el uso de combustibles alternativos como el gas natural, etano, metanol, etanol y los gases licuados del petróleo. Estas técnicas engloban diferentes conceptos como la inyección de combustible gaseoso en motores de ciclo Diesel y ciclo Otto, o la inyección de gases licuados en motores de ciclo Diesel a través de los inyectores-bomba desarrollados para ese cometido. También se especifican las diferentes operaciones básicas que realizan los sistemas en la preparación del combustible y en términos de seguridad. Como cierre del trabajo, se presentan distintas técnicas en desarrollo por los fabricantes de motores, como por ejemplo el uso de mezclas de diferentes combustibles como es el caso de la inyección estratificada, los inyectores flexibles para el uso de diferentes combustibles sin necesidad de diferentes inyectores, o los motores en desarrollo para el uso de amoniaco o hidrógeno. [Abstract] The use of fuels with lower environmental impact is one of the methods to reduce emissions of different pollutants such as sulfur oxides or greenhouse gases. Given the particularities of these fuels, they will be treated differently in the systems that include their use and for this reason it is worthwhile to study the technologies involved in depth. In this final degree thesis we will review the evolution of engines in the shipbuilding industry, the pollution produced by fossil fuels, anti-pollution regulations, alternative fuels and the techniques currently used in engines that consume conventional fossil fuels. In addition, supply and injection techniques developed by naval two-stroke engine manufacturers for the use of alternative fuels such as natural gas, ethane, methanol, ethanol and liquefied petroleum gases will be reviewed. These technologies include different concepts such as the injection of gas fuel in Diesel and Otto cycle engines, or the injection of liquefied gases in Diesel cycle engines through the pump injectors developed for this purpose. The different basic operations performed by the systems in fuel preparation and in terms of safety are also specified. To close the thesis, different techniques under development by engine manufacturers are presented, such as the use of mixtures of different fuels as in the case of stratified injection, flexible injectors for the use of different fuels without the need for different injectors, or engines under development for the use of ammonia or hydrogen. [Resumo] O uso de combustibles de menor impacto medioambiental é una das ferramentas para reducir as emisións de diferentes contaminantes como os óxidos de xofre ou os gases de efecto invernadoiro. Dadas as particularidades destes combustibles, serán tratados de maneira diferente nos sistemas que inclúan o seu uso, e por iso paga a pena afondar no uso das tecnoloxías implicadas. Neste traballo de fin de grao faise unha pequena revisión sobre a evolución dos motores na industria naval, a contaminación producida polos combustibles de orixe fósil, as normativas anticontaminación, os combustibles alternativos e as técnicas de uso actual en motores que consumen combustibles convencionais de orixe fósil. Ademáis, revisaranse as técnicas de suministro e inxección desenvolvidas polas empresas fabricantes de motores lentos de dous tempos navais para o uso de combustibles alternativos como o gas natural, etano, metanol, etanol e os gases licuados do petróleo. Estas técnicas engloban diferentes conceptos como a inxección de combustible gaseoso en motores do ciclo Diesel e ciclo Otto, ou a inxección de gases licuados en motores de ciclo Diesel a través dos inxectores bomba desenvolvidos para ese cometido. Tamén se especifican as diferentes operacións básicas que realizan os sistemas na preparación do combustible e mais en termos de seguridade. Como peche do traballo, preséntanse distintas técnicas en desenvolvemento polos fabricantes de motores, como por exemplo o uso de misturas de diferentes combustibles como é o caso da inxección estratificada, os inxectores flexibles para o uso de diferentes combustibles sen a necesidade de diferentes inxectores, ou os motores en desenvolvemento para o uso de amoniaco ou hidróxeno. Traballo fin de grao (UDC.ETSNEM). Tecnoloxías Mariñas. Enerxía e Propulsión. Curso 2021/2022

En el periodo 2019-2020, el departamento del Atlántico produjo más de 80000 toneladas de biomasa o residuo agrícola. No obstante, la cobertura eléctrica en zonas rurales de algunos municipios es inferior al 50%, y la población recurre a plantas eléctricas con motores diésel, que emiten CO y NOx al ambiente. Mediante la gasificación del residuo agrícola y la sustitución parcial del combustible diésel por el gas de síntesis obtenido, se puede reducir las emisiones y el consumo de combustible de las plantas estacionarias. Este trabajo evalúa la viabilidad técnica de la sustitución parcial de combustible diésel con gas de síntesis como estrategia para producir energía eléctrica en regiones rurales del Atlántico. Para ello, se realizó el modelado termodinámico del proceso de gasificación de biomasa con aire como agente gasificante. El gas de síntesis producido se empleó en un modelo cinético de combustión dual para calcular la energía producida en un escenario a pequeña escala. Adicionalmente se realizó el diseño preliminar del gasificador, y la evaluación de su seguridad inherente mediante la aplicación de la metodología ISI. Los resultados indican que la sustitución parcial del combustible diésel con gas de síntesis reduce las emisiones de NOx hasta en un 60%, pero también incrementa las emisiones de CO en un factor máximo de 7 y reduce la potencia eléctrica en un 17%, por lo que no es una alternativa viable para producir energía eléctrica. Sin embargo, mejores resultados podrían obtenerse empleando combustibles gaseosos con mayor poder calorífico que el gas de síntesis. Maestría Magister en Ingeniería Mecánica

The stricter emission regulation for the automobile sector to achieve reduction in pollution that caused GHG in the atmosphere, have resulted in the search of alternative clean fuels which satisfy the demand of this sector. In this context, the incorporation of bio-based oxygenated compounds can be considered as an alternative to both, contribute to the decarbonisation of the energetic system and to reduce the fossil fuel dependence. A significant interest has been growing in long-chain additive alcohols as ternary Biodiesel-Petrodiesel-Oxigenated blends [1, 2], and indeed, bio-butanol has attracted interest as oxygenated compound because of its closer properties to the fossil-sourced fuels [3]. This contribution focuses on the study and development of different optimized Biodiesel-Petrodiesel- (bio)Butanol ternary advanced fuel blends and their performance on the different engine parameters and gas-emissions in a real diesel engine. Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech.

New fuel technologies, such as electrofuels, are an attractive alternative to meet the energy demand and emission regulations, with sustainable electricity being the primary source of energy. Recently, there is increasing interest in using polyoxymethylene dimethyl ether (OME) as a diesel substitute. This study investigated the effect of a diesel fuel blend with 20% of OME (OME20) with 3–5 oxymethylene groups, on the performance, combustion characteristics, regulated emissions, particle number (PN), and particle size distribution in a compression ignition Euro 6 engine following the Worldwide harmonized Light vehicle Test Cycle (WLTC). Regulated emissions were measured downstream of the aftertreatment system, while PN emissions were measured upstream of the particulate filter. The results showed that OME20 increased the peaks of pressure and heat released rate, causing an increase in the combustion speed compared to diesel. OME20 reduced CO and THC accumulated emissions by 52% and 17%, respectively, and the PN exhibited a dramatic reduction close to 61%. Such reductions were influenced by both the fuel formulation and the engine settings induced by the fuel. With OME20, the engine requires higher fueling to maintain the same power output. Therefore, the accelerator pedal position was higher compared to diesel, leading a decrease in exhaust gas recirculation (EGR) rate to increase the air mass flow. Consequently, PN, CO and THC emissions were reduced, and conversely, accumulated NOx emissions increased up to 42%. OME20 decreased the peak number concentrations of accumulation-mode particles at all driving cycle phases and caused a slight shift of the particles toward smaller size compared to diesel fuel. From the results, it can be concluded that PN and regulated emissions, despite being strongly affected by the fuel properties, are very sensitive to the EGR rate and the equivalence ratio, which are established in the engine mapping., Las nuevas tecnologías de combustibles, como los electrocombustibles, son una alternativa atractiva para cumplir con la demanda energética y las regulaciones de emisiones, siendo la electricidad sustentable la principal fuente de energía. Recientemente, existe un interés creciente en el uso de polioximetilen dimetil éter (OME) como sustituto del diesel. Este estudio investigó el efecto de una mezcla de combustible diésel con un 20 % de OME (OME20) con 3–5 grupos oximetileno sobre el rendimiento, las características de combustión, las emisiones reguladas, el número de partículas (PN) y la distribución del tamaño de las partículas en un motor Euro de encendido por compresión. 6 siguiendo el ciclo de prueba de vehículos ligeros armonizados a nivel mundial (WLTC). Las emisiones reguladas se midieron aguas abajo del sistema de postratamiento, mientras que las emisiones de PN se midieron aguas arriba del filtro de partículas. Los resultados mostraron que OME20 aumentó los picos de presión y la tasa de liberación de calor, lo que provocó un aumento en la velocidad de combustión en comparación con el diésel. OME20 redujo las emisiones acumuladas de CO y THC en un 52 % y un 17 %, respectivamente, y el PN exhibió una reducción drástica cercana al 61 %. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado respectivamente, y la PN exhibió una drástica reducción cercana al 61%. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado respectivamente, y la PN exhibió una drástica reducción cercana al 61%. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado provocando una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado provocando una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumuladox las emisiones aumentaron hasta un 42%. OME20 disminuyó las concentraciones máximas de partículas en modo de acumulación en todas las fases del ciclo de conducción y provocó un ligero cambio de las partículas hacia un tamaño más pequeño en comparación con el combustible diésel. De los resultados se puede concluir que la PN y las emisiones reguladas, a pesar de estar fuertemente afectadas por las propiedades del combustible, son muy sensibles a la tasa de EGR y la relación de equivalencia, las cuales se establecen en el mapeo del motor.

Resumen: El objetivo principal de este trabajo es evaluar las prestaciones mecánicas y de opacidad de los combustibles diésel y mezclas de diésel/biodiésel en vehículos tipo camioneta a 2810 msnm, mediante pruebas dinamométricas. Para el estudio, se seleccionaron dos camionetas en las que se experimentaron cuatro mezclas: B10 (10% biodiésel), B20 (20% biodiésel), B10A (10% biodiésel con aditivos), y B20A (20% biodiésel con aditivos). Se determina la incidencia en el rendimiento mecánico del vehículo a partir de la realización de pruebas de potencia, par motor y opacidad. Se obtiene que la mezcla B10A es la más óptima para reemplazar al diésel puro, logrando mantener el par motor y la potencia sin variaciones significativas con relación al diésel para un nivel del 95.0 % de confianza. Se concluye que a medida que aumenta el porcentaje de biodiésel se disminuye en 2.37 % el par motor y en 1.37 % la potencia con relación al diésel. Además, los combustibles con mezclas de biodiésel y con la adicción de aditivo reducen la emanación de hollín bajo el criterio de opacidad hasta aproximadamente un 37%. Abstract: The main objective of this work is to evaluate the mechanical and opacity performance of diesel fuels and diesel/biodiesel mixtures in van vehicles at 2810 meters above sea level, by means of dynamometric tests. For the study, two van in which four mixtures were evaluated: B10 (10% biodiesel), B20 (20% biodiesel), B10A (10% biodiesel with additives), and B20A (20% biodiesel with additives). The impact on the mechanical performance of the vehicle from testing of power, torque and opacity were determined. It is obtained that the B10A mixture is the optimum one to replace the pure diesel, managing to maintain the torque and power without significant variations in relation to the pure diesel for a level of 95.0% confidence. It was concluded that as the percentage of biodiesel increases, engine torque decreases by 2.37% and the power by 1.37% in relation to pure diesel. In addition, fuels with biodiesel mixtures and with additives reduce soot emission under the opacity criterion up to approximately 37%.

La siguiente investigación tiene como objetivo principal que la empresa BALLEN MOTORS SAS pueda lograr el posicionamiento en el mercado de FEDER ALL PARTS como una marca alternativa de repuestos para motores diésel, basándonos en la información comercial de la empresa, el análisis del sector y sus competidores. The main objective of the following research is that the company BALLEN MOTORS SAS can achieve the position in the market of FEDER ALL PARTS as an alternative brand of spare parts for diesel engines, based on the commercial information of the company, the analysis of the sector and its competitors. Magíster en administración - MBA http://www.ustabuca.edu.co/ustabmanga/presentacion Maestría

1. ESTUDIO DEL RECONOCIMIENTO DE EMISIONES DE MOTORES DIÉSEL Y SU IMPACTO AMBIENTAL APARTIR DE LA NORMATIVIDAD NACIONAL E INTERNACIONAL 9 2. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 9 2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 9 2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 11 3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 12 3.1. OBJETIVO GENERAL 12 3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12 4. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN 13 4.1. JUSTIFICACIÓN 13 4.2. DELIMITACIÓN 13 4.2.1. Delimitación espacial 13 4.2.2. Delimitación temporal 13 4.2.3. Delimitación temática 13 4.2.4. Delimitación muestral 13 5. PARTICULARIDADES DE LA INYECCIÓN EN EL MOTOR DIÉSEL 14 5.1. ASPECTOS GENERALES 15 5.1.1. Cámaras de combustión 15 5.1.2. Elevación de presión 15 5.1.3. Dosificación 16 5.1.4. Control del avance de la inyección 16 5.1.5. Regulación de combustible 17 5.1.6. Distribución de combustible 18 5.1.7. Filtración de combustible 19 5.1.8. Monitor de la temperatura de combustible 19 5.2. CATEGORIZACIÓN DEL SISTEMA DE INYECCIÓN PARA MOTOR DIÉSEL 19 5.2.1. Sistemas de inyección con control mecánico 19 5.2.1.1. Bomba de inyección en línea 20 5.2.1.2. Bomba de inyección rotativa 21 5.2.2. Sistemas de inyección con control electrónico 21 5.2.2.1. Bomba inyectoras con control electrónico 21 5.2.2.2. Unidad bomba inyector 23 5.2.2.3. Unidad bomba tubería inyector 24 5.2.2.4. Sistema riel común 25 5.3. COMPONENTES DEL SISTEMA DE INYECCIÓN 26 5.3.1. Bomba principal 26 5.3.2. Tuberías de impulsión 27 5.3.3. Inyectores 28 5.3.4. Toberas de inyector 29 6. LEGISLACION SOBRE GASES DE ESCAPE Y DIAGNOSTICO 32 6.1. COMBUSTIBLE 32 6.1.1. Propiedades fisicoquímicas de los combustibles 33 6.1.2. Normativas y directiva 33 6.1.3. Emisiones contaminantes 34 6.1.3.1. Productos de la combustión 35 6.1.3.2. Propiedades de los componentes de los gases de escape 35 6.1.4. Postratamiento de gases de escape 37 6.1.4.1. Conceptos generales 39 6.1.4.2. Clasificación de los sistemas de tratamiento de gases 39 7. LEGISLACION SOBRE GASES DE ESCAPE 43 7.1. Normatividad CARB (turismo/LDT) 45 7.2. Normatividad EPA (turismos/LDT) 47 7.3. Normatividad EURO (turismos/LDT) 49 7.4. Normatividad en Japón (turismos LDT) 51 7.5. Normatividad vehículos industriales en EE.UU. 52 7.6. Normatividad de vehículos industriales en la Comunidad Europea 53 7.7. Normatividad en Japón de los vehículos industriales 54 7.8. Normatividad en Colombia 54 7.9. Ciclos de ensayo 56 7.9.1. Ciclos de ensayo en EE. UU para turismos y LD 56 7.9.2. Ciclos de ensayo en Europa para turismos y LDT 58 7.9.3. Ciclos de ensayo en Japón para turismos y LDT 58 7.9.4. Ciclos de ensayo para vehículos industriales 59 7.9.5. Ciclo de ensayo en Colombia 61 7.9.5.1. Metodología de medición de opacidad según NTC 4231 63 8. TECNICA DE MEDICIÓN DE LOS GASES DE ESCAPE 65 8.1. Comprobación de los gases de escape en bancos de ensayo con rodillos 65 8.2. Sistema de dilución 66 9. TECNOLOGIA PARA ANALISIS DE EMISIONES 67 9.1. Aparatos de medición de los gases de escape para vehículos diésel 68 9.2. Equipos para medición de gases de los motores diésel 69 10. FUENTES PARA LA OBTENCIÓN DE INFORMACIÓN 74 10.1. FUENTES PRIMARIAS 74 10.2. FUENTES SECUNDARIAS 74 11. RECURSOS 75 11.1. RECURSOS FINANCIEROS 75 11.2. RECURSOS MATERIALES 75 11.3. RECURSOS HUMANOS 75 11.4. RECURSOS TECNOLÓGICOS 75 11.5. RECURSOS ADMINISTRATIVOS 76 12. CRONOGRAMA 77 13. ANEXOS 78 14. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 89 15. REFERENCIAS 90 Pregrado Tecnólogo en Mecánica Automotriz Tecnología en Mecánica Automotriz

The fleet maintenance sector represents a large part of the costs in agro-industrial properties and all the innovation and technology used to reduce these costs directly impacts the final price of the product. Given this context, the objective of this article is to identify how the state of knowledge about predictive maintenance tools for diesel engines is configured. To meet the objective, a systematic bibliographic review was used, consisting of three phases: Input, Processing and Output. It was possible to identify an advance in scientific production related to predictive maintenance tools, which reinforces its importance. When analyzing the documents in full, it was possible to categorize the documents by applicability, being: Industrial; Diesel Engines; 2T Diesel Engines; Diesel Engines for Agricultural Tractors; Engines and Mechanical equipment; Bus and Passenger Transport; Mining and Maritime. It was also possible to conclude that the sectors that research and develop the most predictive maintenance tools for engines are industrial and marine. Of the 41 documents analyzed in this research, eight are book chapters, which demonstrates that the analysis of such a documentary format is relevant to the theme addressed here. Likewise, research on predictive maintenance has been gaining importance in recent years, which leads us to believe that it must also move towards the agricultural sector. El sector de mantenimiento de flotas representa una gran parte de los costos en propiedades agroindustriales y toda la innovación y tecnología utilizada para reducir estos costos impacta directamente en el precio final del producto. Ante este contexto, el objetivo de este artículo es identificar cómo se configura el estado de conocimiento sobre herramientas de mantenimiento predictivo para motores diésel. Para cumplir con el objetivo se utilizó una revisión bibliográfica sistemática, que consta de tres fases: Entrada, Procesamiento y Salida, se logró identificar un avance en la producción científica relacionada con las herramientas de mantenimiento predictivo, lo que refuerza su importancia. Al analizar los documentos en su totalidad, fue posible categorizar los documentos por aplicabilidad, siendo: Industrial; Motores diesel; Motores diésel 2T; Motores diésel para tractores agrícolas; Motores y equipos mecánicos; Transporte de pasajeros y autobuses; Minero y Marítimo. También se pudo concluir que los sectores que investigan y desarrollan las herramientas de mantenimiento más predictivas para motores son el industrial y el marino. De los 41 documentos analizados en esta investigación, ocho son capítulos de libros, lo que demuestra que el análisis de dicho formato documental es relevante para la temática aquí abordada. Asimismo, la investigación sobre el mantenimiento predictivo ha ido ganando importancia en los últimos años, lo que nos lleva a pensar que también debe avanzar hacia el sector agrícola. O setor de manutenção de frota representa grande parte dos custos nas propriedades agroindustriais e toda a inovação e tecnologia empregada na redução destes custos impacta diretamente no preço final do produto. Diante desse contexto, o objetivo desse artigo é identificar como está configurado o estado do conhecimento sobre as ferramentas de manutenção preditiva para motores diesel. Para atender o objetivo, foi utilizada uma revisão bibliográfica sistemática, composta por três fases: Entrada, Processamento e Saída. Foi possível identificar um avanço nas produções científicas relacionadas as ferramentas de manutenção preditiva, o que reforça a sua importância. Ao analisar os documentos na íntegra, foi possível categorizar os documentos por aplicabilidade, sendo: Industrial; Motores Diesel; Motores Diesel 2T; Motores Diesel de Tratores Agrícolas; Motores e equipamentos Mecânicos; Ônibus e Transporte de Passageiros; Mineração e Marítima. Pôde-se, ainda, concluir que os setores que mais pesquisam e desenvolvem ferramentas de manutenção preditiva para motores são o industrial e o marítimo. Dos 41 documentos analisados nesta pesquisa, oito são capítulos de livros, o que demonstra que a análise de tal formato documental é relevante à temática aqui abordada. Da mesma forma, pesquisas sobre a manutenção preditiva vem ganhando importância nos últimos anos, o que nos leva a acreditar que também deve caminhar em direção ao setor agrícola.

Desde que empezó la revolución industrial la población mundial ha experimentado los efectos de la contaminación del aire a causa de los combustibles fósiles. Año tras año los índices de calidad del aire que se respira han decaído debido a la quema de combustibles fósiles que generan gases y partículas dañinas para la salud, provenientes principalmente de automotores diésel. Los fabricantes de automóviles han optado por disminuir la emisión de gases nocivos para la salud a través de la producción de nuevos motores mejorados y más eficientes. Sin embargo, no se evidencian avances tecnológicos que realmente se ocupen de la problemática ambiental. Es entonces que las investigaciones se orientan hacia los filtros de precipitación electrostática (ESP), enfocados en la disminución de agentes contaminantes. Los estudios han demostrado con éxito que los ESP disminuyen en gran escala dichos agentes contaminantes, por lo cual en el presente proyecto se explorará la validez de un filtro para vehículos que trabajan a diésel y su posible implementación. El proyecto busca simular un filtro de precipitación teniendo en cuenta el componente eléctrico con el cual se alimenta, y el comportamiento del fluido dentro de este, mediante la utilización de los softwares MATLAB y ANSYS. Para esto, se realiza una revisión del funcionamiento de los ESP con el fin de establecer un prototipo de precipitador que sea adaptable a los vehículos de carga, teniendo en cuenta el requerimiento de voltaje y el comportamiento del flujo de gases a través de este, para dar una propuesta de un modelo de precipitador que cumpla con las condiciones de flujo adecuadas para la recolección del material, teniendo como base un porcentaje de recolección. A lo largo del proyecto se desarrollan simulaciones con diferentes condiciones de operación para verificar la viabilidad de implementación del filtro con las dimensiones seleccionadas, y se comprueba que el modelo propuesto se puede implementar en las diferentes condiciones atmosféricas que se dan en Colombia. Por último, se revisan las condiciones en las que opera el precipitador con el fin de establecer cuáles de estas son óptimas, es decir, que proporcionen la máxima eficiencia posible. Since the industrial revolution began, the world's population has experienced the effects of air pollution caused by fossil fuels. Year by year, the quality of the air we breathe have decreased due to the burning of fossil fuels that generate gases and particles that are harmful to health, mainly coming from Diesel automotive. Car manufacturers have chosen to reduce the emission of gases that are harmful to health through the production of new, improved and more efficient engines. However, there are no technological advances that really deal with environmental problems. It is then that the research is oriented towards electrostatic precipitators (ESP), focused on reducing pollutants. Studies have successfully shown that ESPs reduce these pollutants on a large scale, which is why this project explore the validity of a filter for vehicles that work on diesel and its possible implementation. The project seeks to simulate a precipitation filter considering the electrical component with which it is fed, and the behavior of the fluid within it, by using the MATLAB and ANSYS software. For this, a review of the operation of the ESP is carried out in order to establish a prototype of precipitator that is adaptable to cargo vehicles, taking into account the voltage requirement and the behavior of the gas flow through it, to present a proposal for a precipitator model that meets the appropriate flow conditions for the collection of the material, based on a collection percentage. Throughout the project, simulations with different operating conditions are developed to verify the feasibility of implementing the filter with the selected dimensions, and it is verified that the proposed model can be implemented in the different atmospheric conditions that occur in Colombia. Finally, the conditions in which the precipitator operates are reviewed to establish which of these are optimal, that is, to provide the maximum possible efficiency. Ingeniero Mecánico http://unidadinvestigacion.usta.edu.co Pregrado

[ES] Los sistemas de postratamiento de los motores Diesel son cada vez más complejos como consecuencia de los bajos niveles de emisiones permitidos. Una de las emisiones más criticas son los NOx. El sistema con mayor eficiencia para su eliminación es el SCR (Selective Catalytic Reduction) que emplea la inyección de una solución acuosa de urea para reducir los NOx con NH3. Se requieren niveles de inyección elevados para mantener las emisiones de NOx por debajo de los límites establecidos por la normativa, lo que conlleva, además de un consumo elevado de urea, el riesgo de emisiones de NH3 si la inyección es excesiva. Para evitarlo se emplean dos técnicas: La primera de ellas es el empleo de un catalizador de oxidación a la salida del SCR para evitar las emisiones de NH3, la segunda es el control en bucle cerrado de las emisiones de NOx con un sensor de NOx. El problema fundamental de dicho control es que los sensores de NOx actualmente empleados en automoción son sensibles tanto a los NOx como al NH3. En este proyecto se combinan varias fuentes de información (sensor y modelo) para mejorar la precisión en las emisiones de NOx y NH3 del motor. Dicha mejora es útil no solamente para realizar un diagnóstico más preciso del funcionamiento del motor, también para mejorar el control de la inyección de urea., [CA] Hui dia, els motors dièsel d'automoció són uns dels més utilitzats per la seua gran eficiència energètica. A causa de les condicions que es donen en la cambra de combustió d'aquests motors (pressió, temperatura, etc.) es generen espècies contaminants que, actualment es troben regulades per les normatives EURO (NOx, CO, HC sense cremar, etc). De tots aquests contaminants, aquest projecte es centra en la reducció dels òxids de nitrogen o NOx, un dels contaminants que majors restriccions està patint en els últims anys. Aquest augment de les restriccions ha comportat el desenvolupament de sistemes encarregats de reduir la concentració de NOx, entre els quals es troben els catalitzadors LNT o SCR. Concretament, el següent projecte es troba focalitzat en millorar el control dels sistemes SCR ja que aquests catalitzadors necessiten d'una injecció d'urea en el seu interior per al seu correcte funcionament i es fa necessari conéixer a cada moment les quantitats de NOx i urea que entren i ixen del sistema. Un dels inconvenients que presenta el control d'aquests catalitzadors per mitjà de la mesura de NOx a través de sensors és que, aquests presenten sensibilitat creuada amb el NH3, compost en el qual es transforma a l'interior del catalitzador l’urea injectada, la qual cosa dificulta la mesura de totes dues espècies a l'eixida del catalitzador ja que, aquesta sensibilitat no és constant, sinó que varia en funció de gran quantitat de variables que moltes vegades son desconegudes. Per a solucionar aquest problema, es recurreix a models computacionals capaços d'estimar les emissions que es generen a cada moment durant el funcionament del motor. En el present projecte, s'ha desenvolupat un model computacional capaç d'estimar les emissions de NOx i NH3 en condicions de funcionament reals, així com la sensibilitat creuada del sensor de NOx amb un error mitjà d'1.21 mg/s per al cas de les emissions de NH3 i 3.37 mg/s per a les de NOx., [EN] Diesel engine aftertreatment systems are becoming increasingly complex as a result of low permitted emission levels. One of the most critical emissions is NOx. The system with the highest efficiency for its elimination is the SCR (Selective Catalytic Reduction) that uses the injection of an aqueous urea solution to reduce NOx with NH3. High injection levels are required to keep NOx emissions below the limits established by regulations, which entails, in addition to a high consumption of urea, the risk of NH3 emissions if the injection is excessive. To avoid this, two techniques are used: First, the use of an oxidation catalyst at the outlet of the SCR to prevent NH3 emissions, the second is the closed-loop control of NOx emissions with a NOx sensor. The fundamental problem with this control is that the NOx sensors currently used in the automotive industry are sensitive to both NOx and NH3. This project combines various sources of information (sensor and model) to improve the precision of NOx and NH3 emissions from the engine. Such improvement is useful not only for making a more accurate diagnosis of engine operation, but also for improving the control of urea injection.

The present work aims to study the advance of biodiesel injection in a dual-fuel engine of the ignition per compression using natural gas and Diesel / biodiesel. The determination of the ideal injection point of Diesel / biodiesel tends to provide complete combustion of the Diesel / biodiesel / CNG mixture in order to maintain the power and torque of the engine originally specified by the manufacturer with exclusive use of Diesel/biodiesel, without generating problems like knock, increase of pollutants released to the environment, decrease of autonomy and increase of costs. A piezoelectric vibration sensor, of the automotive detonation sensor type used on commercially available, low cost flex engine vehicles, was coupled to the MWM 4.07 TCE Diesel engine block. The signals it emitted together with the nozzle opening signal were captured and conditioned in an electronic circuit made to determine the ignition delay. The code elaboration for the electronic circuit was validated by comparing it with the values obtained by oscilloscope. In order to vary the injection advance, was used a Tury Model T30 advance variator used in vehicles equipped with a vehicle natural gas (VNG) system. For the analysis of the obtained results, graphs and tables containing information on ignition delays and variations in the advance using VNG injection and diesel / biodiesel mixtures in three proportions B10, B20 and B50 were prepared. A study of the gases emitted from the information captured by an “Optima 7” gas analyzer installed in the engine exhaust was also developed. Results obtained showed that the use of Diesel / biodiesel / CNG mixture provided: increased Ignition delay; the advance of the fuel injection increased the Ignition delay even more, thus necessitating an advance delay; increase in some emission gases were verified and evaluated as resulting from the use of rich mixtures and or incomplete combustion. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES O presente de trabalho tem como objetivo estudar o avanço de injeção de biodiesel em um motor dual de ignição por compressão utilizando gás natural e Diesel/biodiesel. A determinação do ponto ideal de injeção do Diesel/biodiesel tende a proporcionar uma combustão completa da mistura do Diesel/biodiesel/GNV de forma a manter a potência e o torque do motor originalmente especificado pelo fabricante com uso exclusivo de Diesel/biodiesel, sem gerar problemas como knock, aumento de poluentes lançados ao meio ambiente, diminuição da autonomia e aumento de custos. Um sensor de vibração piezoelétrico, do tipo sensor de detonação automotivo utilizado em veículos com motor “flex” facilmente encontrado no comércio e de baixo custo, foi acoplado ao bloco do motor Diesel MWM 4.07 TCE. Os sinais por ele emitidos juntamente com o sinal de abertura do bico injetor foram captados e condicionados em circuito eletrônico confeccionado para determinação do atraso de ignição ou “Ignition delay”. A validação do código elaborado para o circuito eletrônico se deu através da comparação com os valores obtidos mediante osciloscópio. Para variação do avanço de injeção foi feito uso de um variador de avanço da Tury modelo T30 utilizado em veículos equipados com sistema de gás natural veicular (GNV). Para análise dos resultados obtidos foram elaborados gráficos e tabelas contendo informações acerca dos atrasos de ignição e variações do avanço utilizando injeção de GNV e misturas de Diesel/biodiesel em três proporções B10, B20 e B50. Também foi desenvolvido um estudo dos gases emitidos a partir das informações captadas por um analisador dos gases “Optima 7” instalado no escapamento do motor. Resultados obtidos mostraram que o uso da mistura Diesel/biodiesel/GNV proporcionou: aumento do Ignition delay; o avanço da injeção do combustível aumentou ainda mais o Ignition delay necessitando, portanto, de um atraso do avanço; aumento de alguns gases de emissão foram verificados e avaliados como decorrentes de utilização de misturas ricas e ou combustão incompleta.

ObjectivesThis study provides a detailed analysis of the global and regional burden of cancer due to occupational carcinogens from the Global Burden of Disease 2016 study.MethodsThe burden of cancer due to 14 International Agency for Research on Cancer Group 1 occupational carcinogens was estimated using the population attributable fraction, based on past population exposure prevalence and relative risks from the literature. The results were used to calculate attributable deaths and disability-adjusted life years (DALYs).ResultsThere were an estimated 349 000 (95% Uncertainty Interval 269 000 to 427 000) deaths and 7.2 (5.8 to 8.6) million DALYs in 2016 due to exposure to the included occupational carcinogens—3.9% (3.2% to 4.6%) of all cancer deaths and 3.4% (2.7% to 4.0%) of all cancer DALYs; 79% of deaths were of males and 88% were of people aged 55 –79 years. Lung cancer accounted for 86% of the deaths, mesothelioma for 7.9% and laryngeal cancer for 2.1%. Asbestos was responsible for the largest number of deaths due to occupational carcinogens (63%); other important risk factors were secondhand smoke (14%), silica (14%) and diesel engine exhaust (5%). The highest mortality rates were in high-income regions, largely due to asbestos-related cancers, whereas in other regions cancer deaths from secondhand smoke, silica and diesel engine exhaust were more prominent. From 1990 to 2016, there was a decrease in the rate for deaths (−10%) and DALYs (−15%) due to exposure to occupational carcinogens.ConclusionsWork-related carcinogens are responsible for considerable disease burden worldwide. The results provide guidance for prevention and control initiatives.

espanolDebido a los graves problemas presentados a causa del amplio uso de biocombustibles de primera generacion, los biocombustibles de segunda generacion se presentan como una posible mejor alternativa para la sustitucion de los combustibles convencionales provenientes del petroleo. En el presente articulo se presenta un estudio del desempeno de motores diesel alimentados con bio-oil hidrotratado proveniente de biomasa lignocelulosica, el cual es un biocombustible de segunda generacion; para esto se desarrollo un modelo termodinamico cero-dimensional de la combustion que predice los parametros de desempeno del motor. Dicho modelo fue validado contra datos experimentales de presion en camara de dos motores diesel alimentados con mezclas diesel/biodiesel y diesel/bio-oil hidrotratado observandose una buena correlacion entre los datos simulados y experimentales, con errores relativos promedio en los valores pico de presion de 0,5 y 1% respectivamente. Los resultados muestran que el bio-oil hidrotratado, al utilizarse en pequenas proporciones, puede convertirse en un sustituto parcial del combustible diesel convencional. EnglishDue to the serious problems encountered because of the extensive use of first-generation biofuels, second generation biofuels are presented as a possible best alternative for replacing conventional fuels from oil. This paper presents a theoretical study of the performance of diesel engines fueled with hydrotreated bio-oil from lignocellulosic biomass, which is a second generation biofuel. For this, a thermodynamic zero-dimensional combustion model simulation was carried out; it predicts the performance parameters of the engine. This model was validated against experimental data of two diesel engines fueled with diesel-biodiesel and diesel/hydrotreated bio-oil blends, and a good correlation between simulated and experimental data was observed, with average relative errors, in pressure peak values, of 0.5 and 1% respectively. The results show that hydrotreated bio-oil in small proportions could become a partial substitute for conventional diesel fuel.