Browsing by Author "Cardelle, Juan Ignacio"

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    Análisis, simulación y evaluación de un motor de combustión interna de 𝐻2 + 𝑂2
    (2024-02-03) Cardelle, Juan Ignacio; Carloni, Maria Gema; Lauretta, Juan Ricardo; Pedreira, Patricio; Gulich, Ernesto Iván
    El cambio climático y la crisis ambiental que protagonizamos se debe, en gran parte, a las consecuencias de una matriz energética global que aún sigue dominada por combustibles fósiles que emiten gases de efecto invernadero, contribuyendo 𝐺𝐸𝐼 al cambio climático. En 2015, el acuerdo de París marca un hito en la agenda mundial que compromete a los países a colaborar en la reducción de 𝐺𝐸𝐼 y en la transición hacia nuevas formas de producir energía. Por lo tanto, migrar hacia tecnologías renovables y sustentables se vuelve inminente. En este sentido, este proyecto se propone analizar la factibilidad del desarrollo y simulación de un motor estacionario que produzca energía a partir de recursos naturales. Particularmente, una máquina térmica que utiliza hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, representando más del 75% de la materia. Sin embargo, el hidrógeno en la tierra es abundante, pero se lo encuentra formando compuestos, hidrocarburos, agua, etc. Para obtenerlo, es necesario extraerlo por algún medio. Una posibilidad es separar las moléculas que componen al agua por electrólisis, obteniéndose hidrógeno y oxígeno (𝐻 de una forma limpia y 2 + 𝑂2) sostenible. El resultado de este proceso es conocido como hidrógeno verde y se espera un crecimiento exponencial de este. Según la Agencia Internacional de la Energía, se espera que la producción mundial de hidrógeno verde crezca desde 0,5 millones de toneladas en 2022 a 5,2 millones de toneladas en 2030. Junto con el crecimiento de la producción de hidrógeno molecular, se produce el crecimiento de la producción de oxígeno molecular. Este proyecto busca combinar ambas moléculas para generar un proceso de combustión libre de emisiones de 𝐺𝐸𝐼, dado que el único producto de su combustión es vapor de agua. Por lo tanto, el desarrollo de este proceso implica no sólo una mayor disponibilidad de hidrógeno, sino que también de oxígeno, lo que será beneficioso para este tipo de máquinas térmicas. En la actualidad, se está avanzando en el desarrollo de motores de combustión interna que operan con hidrógeno y aire. A diferencia de los motores convencionales a gasolina, esta nueva tecnología de motores presenta desafíos asociados a la generación de óxidos de nitrógeno (𝑁𝑂𝑥) debido a la alta temperatura de llama del hidrógeno. También, se enfrentan a la reducción de la eficiencia volumétrica debido al volumen que ocupa el hidrógeno gaseoso en la cámara de combustión, en comparación con combustibles líquidos donde este volumen es prácticamente nulo. Una posible alternativa es la combustión de oxígeno e hidrógeno gaseosos, si bien estos elementos son difíciles de encontrar en la naturaleza, se espera que su disponibilidad incremente con el avance de la producción de hidrógeno por electrólisis. Esta mezcla no produce 𝑁𝑂𝑥 y puede resultar en eficiencias volumétricas más altas, al no producirse la aspiración del nitrógeno disponible en la atmósfera al motor.