Descripción del proyecto
REDUCIR LAS EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO Y OTROS CONTAMINANTES ES UN DESAFIO DE NUESTRA SOCIEDAD. EN EL CAMINO A UN SISTEMA ENERGETICO DESCARBONIZADO, EL DESARROLLO DE TECNOLOGIAS DE SECUESTRO DE CO2 ES VITAL. LAS PLANTAS PROPULSIVAS BASADAS EN MOTORES ALTERNATIVOS (MCIA), SE HAN USADO TRADICIONALMENTE PARA APLICACIONES DE TRANSPORTE Y ESTACIONARIAS; ACTUALMENTE SE PREVE QUE QUEDARAN RELEGADAS A VEHICULOS HIBRIDOS, TRANSPORTE DE MERCANCIAS Y APLICACIONES ESTACIONARIAS, PERO ES ADEMAS POSIBLE REORIENTARLAS COMO HERRAMIENTA DE CAPTURA DE CO2, COMO SE PRESENTA EN ESTA PROPUESTA.EL FUNCIONAMIENTO DE UN MCIA SE BASA EN LA CONVERSION DE LA ENERGIA QUIMICA DE UN COMBUSTIBLE EN ENERGIA MECANICA. ESTA TRASFORMACION REQUIERE UN PROCESO DE OXIDACION DEL COMBUSTIBLE, QUE REACCIONA CON UN OXIDANTE O COMBURENTE, SIENDO ESTE CASI SIEMPRE AIRE. EL EMPLEO DE AIRE COMO COMBURENTE ESTA GENERALIZADO POR SU DISPONIBILIDAD; SIN EMBARGO, TIENE ALGUNOS INCONVENIENTES GRAVES EN UN CONTEXTO DE BUSQUEDA DE SISTEMAS ENERGETICOS LIMPIOS Y DESCARBONIZADOS. DE LOS COMPONENTES DEL AIRE, LA ESPECIE QUE INTERVIENE EN LA REACCION DE OXIDACION ES EL O2, PRESENTE EN UN 23%, SIENDO, CASI EN SU TOTALIDAD N2 EL 77% RESTANTE. EL N2 DILUYE EL O2 Y PERMITE BAJAR LA TEMPERATURA DEL GAS PARA NO SUPERAR LOS LIMITES TERMO-MECANICOS DE LOS MATERIALES QUE CONFORMAN LA CAMARA. COMO PRODUCTOS DE LA OXIDACION SE PRODUCEN CO2 Y H2O QUE, CON EL N2, SON EXPULSADOS POR EL ESCAPE. ADEMAS, LA ALTA TEMPERATURA DEL GAS FAVORECE QUE EL N2 PRESENTE EN EL AIRE REACCIONE CON O2 Y GENERE OXIDOS DE NITROGENO (NOX). ASI, UN MOTOR CONVENCIONAL SIEMPRE GENERA LAS DOS ESPECIES INDICADAS: CO2, MOLECULA CLAVE PARA EL CALENTAMIENTO GLOBAL, Y NOX, DE EFECTOS PERJUDICIALES PARA LA SALUD.ESTE PROYECTO VA A MOSTRAR QUE UN MCIA OPERANDO SIN N2, ADEMAS DE VIABLE TECNOLOGICAMENTE, SI SE COMBINA CON UN SISTEMA DE PRODUCCION DE O2, PERMITE CONFORMAR UN SISTEMA AUTONOMO CON DOS VENTAJAS FRENTE AL MCIA OPERANDO CON AIRE: (1) NO EMITE NOX Y (2) Y CASI EXCLUSIVAMENTE CO2 Y H2O. ASI, TRAS LA CONDENSACION DEL H2O, SE PODRA CAPTURAR EL CO2 DE MANERA SENCILLA, AL NO ESTAR DILUIDO EN N2.PARA PRODUCIR O2 SE USARAN MEMBRANAS CERAMICAS MIEC QUE SEPARAN, CON GRAN SELECTIVIDAD, EL O2 DEL AIRE. REQUIEREN DE UNA DIFERENCIA DE PRESION PARCIAL DE O2 ENTRE SUS LADOS Y ALTA TEMPERATURA. EN EL PROYECTO SE DISEÑARA EL SISTEMA PARA RECUPERAR ENERGIA DE LOS GASES DE ESCAPE Y CONSEGUIR DICHAS CONDICIONES MEDIANTE EL USO DE REGENERADORES Y TURBOCOMPRESORES. SE PODRAN UTILIZAR MEMBRANAS POLIMERICAS PARA AUMENTAR LA CONCENTRACION DE O2 A LA ENTRADA DE LAS MISMAS.PARA CONTROLAR LA TEMPERATURA DE COMBUSTION SE USARA GAS DE ESCAPE RECIRCULADO (EGR). POR ELLO SERA NECESARIO ESTUDIAR EL EFECTO DEL CAMBIO DE COMPOSICION DEL COMBURENTE EN EL PROCESO DE COMBUSTION Y FORMACION DE OTRAS ESPECIES CONTAMINANTES COMO CO Y HC, QUE PUEDEN REDUCIRSE CON EL NUEVO CONCEPTO. ADEMAS, EL CAMBIO EN LAS PROPIEDADES DEL GAS Y EN LA COMBUSTION AFECTARAN AL RENDIMIENTO TERMODINAMICO, QUE DEBE CARACTERIZARSE. SE ESTUDIARA LA NECESIDAD DE REDISEÑAR LA CAMARA DE COMBUSTION, CLAVE EN EL PROCESO O EL USO DE COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS (BIODIESEL, E-FUELS).EN EL PROYECTO SE USARAN HERRAMIENTAS DE MODELADO (1D, CFD) CALIBRADAS CON DATOS EXPERIMENTALES OBTENIDAS EN UN MOTOR MONOCILINDRICO OPERANDO SIN N2. FINALMENTE, SE CONSTRUIRA UN DEMOSTRADOR DE MOTOR POLICILINDRICO DE OXICOMBUSTION, Y CON SISTEMA DE CAPTURA DE CO2, PARA CONFIRMAR LOS RESULTADOS MODELADOS OTOR ALTERNATIVO\PLANTA DE POTENCIA\RECUPERACION ENERGETICA\SOBREALIMENTACION\ELIMINACION DE NOX\SEPARACION DE O2\CAPTURA DE CO2\OXICOMBUSTION