Modelado y análisis computacional del conjunto móvil de un motor de combustión interna alimentado con diésel y biodiésel

Abstract

El presente documento corresponde a un estudio realizado al conjunto móvil de un motor de combustión interna alimentado con diésel y biodiésel B10 de higuerilla, el objetivo fue comparar los efectos generados por los combustibles en las piezas. Se tomó las medidas de los elementos (pistón, biela y cigüeñal) para realizar un modelado 3D en SOLIDWORKS, posteriormente se realizó un análisis computacional de elementos finitos por medio del software ANSYS, para ello fueron calculados los parámetros necesarios para la simulación siendo el más importante la fuerza generada por cada combustible sobre la cabeza del pistón. Las propiedades de los materiales fueron añadidas a cada elemento tomando en cuenta los materiales comúnmente usados en motores MEC. Para la simulación se utilizó un análisis estático con el fin de obtener la deformación de las piezas estudiadas y un análisis transitorio para conseguir resultados de tensiones y el factor de seguridad de forma dinámica. Mediante un estudio de sistema estructural se aplicó solo las fuerzas ejercidas sobre los elementos y se usó un análisis termo-estructural para combinarlo con la temperatura a la que trabaja el motor. Como resultado de la simulación, el pistón en el análisis estructural disminuye la deformación en 0,85% y en un termo-estructural un 0,78% al usar biodiésel, mientras los esfuerzos se reducen en 1,48% y 0,04%. En la biela la deformación decrece con el biocombustible en 0,85% y 1,04%, y sus tensiones amenoran en un 9,93% y 0,88% con los dos tipos de análisis respectivamente. Por último, el cigüeñal sufre menor deformación con el combustible alternativo en 0,85% y 0,98%, y sus esfuerzos 1,10% y 0,97%. En todos los casos la diferencia es mínima al usar biodiésel B10 lo que hace que el uso de este combustible sea rentable.