Modelación del comportamiento de la inyección de combustible con diésel fósil y biodiésel mediante simulación computacional

Abstract

El objetivo principal del presente estudio fue analizar el comportamiento de la inyección de combustible fósil y biodiésel B10 mediante un software computacional CFD, el inyector utilizado proviene de la camioneta Mazda BT-50 CRDI. Los datos encontrados de la geometría de la tobera del inyector fueron introducidos a un software CAD que permitió la generación del dibujo y ensamble completo de la pieza. La simulación se realizó por medio de un software CFD, con datos de 101 325 Pa para la presión ambiental y 800 bares de presión de inyección, los datos del combustible fósil son 0,053 kg/s para el flujo másico, 840 ¿kg/m¿^3 para la densidad y 0,005 kg/m . s para la viscosidad, los datos del biodiésel B10 son 0,054 kg/s para el flujo másico, 854,16 ¿kg/m¿^3 para la densidad y 0,004 kg/m . s para la viscosidad. Los resultados obtenidos a un milímetro de la tobera del inyector para el combustible fósil presentan un número de Reynolds de 7 000, una presión de 31 718,75 MPa y una velocidad de 8 233,70 m/s; para el biodiésel B10 presentan un número de Reynolds de 8 000, una presión 32 248,07 MPa y una velocidad de 8 236,35 m/s. Concluyendo que el biodiésel B10 tiene un proceso de cambio de estado en menor tiempo, al ser la velocidad mayor llega a las paredes del cilindro en menor tiempo, y al obtener cantidades de presión superiores determina que almacena mayor cantidad de energía, estos parámetros permiten la creación de la mezcla aire-combustible en menor tiempo y un aumento de la eficiencia de la combustión. Otro punto del estudio fue realizar la obtención de disperción mediante un banco de pruebas en una hoja de papel ubicada a 8,5 centímetros de la tobera del inyector, dándo como resultado una medida promedio para el diésel fósil de largo y ancho de 27,87 y 17,46 milímetros respectivamente, 28,71 y 18,08 milímetros para el biodiésel B10, el biodiésel B10 obtiene una dispersión superior por 0,84 milímetros a lo largo y 0,62 a lo ancho que el combustible fósil, determinando que abarca mayor volumen dentro de la cámara de combustión y facilita la mezcla aire-combustible.