Modificación De Un Motor Diesel Para Su Funcionamiento Con Aceite Vegetal
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Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar TRABAJO FIN DE GRADO MODIFICACIÓN DE UN MOTOR DIESEL PARA SU FUNCIONAMIENTO CON ACEITE VEGETAL Grado en Ingeniería Mecánica ALUMNO: Pedro Herraiz Fernández DIRECTORES: Miguel Ángel Álvarez Feijoo Guillermo Lareo Calviño CURSO ACADÉMICO: 2015-2016 Centro Universitario de la Defensa en la Escuela Naval Militar TRABAJO FIN DE GRADO MODIFICACIÓN DE UN MOTOR DIESEL PARA SU FUNCIONAMIENTO CON ACEITE VEGETAL Grado en Ingeniería Mecánica Intensificación en Tecnología Naval Cuerpo General / Infantería de Marina RESUMEN El presente trabajo es el estudio de las modificaciones que se deberían llevar a cabo para hacer funcionar un motor Diesel tradicional con aceite vegetal o biodiesel. Incluye una introducción a las mecánicas basadas en este ciclo de combustión incluyendo su historia, funcionamiento y sistemas principales que la componen. Abordando el tema de los biocombustibles se comienza con una introducción al biodiesel de origen vegetal así como algunos de los diversos experimentos que se han realizado sobre su utilización en mecánicas Diesel. Se continúa con un estudio sobre la problemática que presenta el empleo de los combustibles de origen vegetal, principalmente su diferente densidad, viscosidad, propiedades frías y compatibilidad de materiales con respecto al gasóleo convencional. Se desarrolla posteriormente una posible solución basada en el aumento de temperatura del combustible previamente a su utilización, para asemejar sus propiedades a las del combustible fósil. Finalmente se presenta un ejemplo de modificación para uso de biodiesel sobre un motor Nissan RD-28 y se presupuesta la misma, estableciéndose además una serie de conclusiones extraídas del proyecto completo y unas líneas futuras de investigación. PALABRAS CLAVE Motor, Diesel, biocombustible, biodiésel modificaciones, automóvil AGRADECIMIENTOS Considero obligado dedicar y agradecer este trabajo de fin de grado a mi padre, Cesar B. Herraiz de Miota, quien no sólo prestó de manera totalmente desinteresada su preciado Nissan Patrol Top Line de 1991 para este proyecto, sino que es además el culpable de mi casi desaforada afición por la mecánica. Siempre me ha prestado sus herramientas que una y otra vez he perdido, y se ha pasado horas conmigo en el garaje, rodeados de tornillos y tuercas, arreglando muchas veces lo que previamente yo mismo había roto. Espero estar a su altura cuando sea padre. También quiero agradecérselo a mi madre, Loreto Fernández Fernández de los Ríos, quien sin saber ni cómo funciona un motor de cortacésped ha estado apoyándome desde niño para que desarrollase la pasión que ahora tengo. Esperó muchas horas que yo volviera de hacer pruebas a mis reparaciones mientras la cena se quedaba fría. Me consoló ante los enfados de mi padre y nunca me ha fallado ni me ha pedido nada más que tuviese cuidado. A mi hermano Cesar Herraiz Fernández, Tote, le debo agradecer inmensamente que su admiración y orgullo hacia mi han sido mi mayor motivación en esta vida, sin él no habría llegado hasta aquí y este proyecto nunca hubiera sido realidad. Mi abnegada novia María Delgado González, que estuvo dispuesta a corregir las faltas de ortografía de este proyecto, siempre tuvo unas palabras de ánimo y cariño ante todas las frustraciones que se me fueron presentando durante su realización. Ha soportado enfados, horas de espera y nada le ha quitado la sonrisa. Muchas gracias por estar ahí. Así mismo me gustaría mostrar mi agradecimiento a mi abuelo Santiago Fernández Pirla, catedrático de arquitectura y mi mayor ejemplo en lo que a superación y éxito en la carrera profesional se refiere. Gran persona y padre de seis hijos, que ha demostrado a lo largo de toda su vida que con esfuerzo y trabajo continúo se puede llegar a lo más alto de forma honrada. Por último corresponde un agradecimiento a mi tutor, Miguel Ángel Álvarez Feijoo. Profesor de mecánica como pocos he conocido. Dedicado a su profesión y dispuesto a ser todo lo estricto que sea necesario sin importarle el amiguismo con sus alumnos. He aprendido de él y le recordaré como alguien imprescindible en este grado que ahora termino. MODIFICACIÓN DE UN MOTOR DIESEL PARA SU FUNCIONAMIENTO CON ACEITE VEGETAL CONTENIDO 1 Introducción: La mecánica Diesel ................................................................................................... 1 1.1 Historia de los motores Diesel .................................................................................................. 1 1.2 Funcionamiento y subsistemas del motor Diesel ...................................................................... 7 1.2.1 Los motores de 2 y de 4 tiempos ........................................................................................ 9 1.2.2 Sistema de distribución ..................................................................................................... 12 1.2.3 El sistema de admisión ..................................................................................................... 16 1.2.4 El sistema de inyección .................................................................................................... 18 1.2.5 El sistema de refrigeración ............................................................................................... 23 1.2.6 El sistema de lubricación .................................................................................................. 25 1.3 Gasóleo, combustible tradicional de las mecánicas de ciclo Diesel ....................................... 25 1.4 Objetivo del Trabajo y estructuración de la Memoria: ........................................................... 28 2 El biodiésel .................................................................................................................................... 31 2.1 Situación actual de los biocombustibles ................................................................................. 31 2.1.1 Los biocombustibles. ........................................................................................................ 31 2.1.2 Clasificación de los biocombustibles ................................................................................ 32 2.1.3 Aceites Vegetales como materia prima para la obtención de biodiésel. ........................... 33 2.2 El biodiésel como combustible de los motores de ciclo Diesel. ............................................. 34 2.2.1 El experimento de Volkswagen ........................................................................................ 34 2.2.2 El experimento de la Universidad de Missouri ................................................................. 36 2.2.3 El Experimento del INTA. ................................................................................................ 37 2.2.4 El Experimento de la UCLM en colaboración con la UDEA. .......................................... 39 2.2.5 El Experimento de la Universidad del Valle de Guatemala. ............................................ 41 3 Problemática del biodiésel para su uso en motores Diesel ............................................................ 45 3.1 Densidad y viscosidad. ............................................................................................................ 45 3.1.1 Densidad ........................................................................................................................... 48 3.1.2 Viscosidad ......................................................................................................................... 51 3.1.3 Temperaturas obtenidas .................................................................................................... 53 3.2 Propiedades frías del biodiésel ................................................................................................ 53 3.3 Compatibilidad de los materiales: ........................................................................................... 58 3.3.1 Compatibilidad con materiales plásticos: ......................................................................... 60 3.3.2 Compatibilidad con materiales metálicos ......................................................................... 62 PEDRO HERRAIZ FERNÁNDEZ 3.4 La dilución del aceite. ............................................................................................................. 63 4 Modificación de un motor Diesel para adaptarlo a biodiésel: ....................................................... 65 4.1 Nissan Patrol Top Line RD28T .............................................................................................. 65 4.1.1 Historia. El Nissan Patrol en España. ............................................................................... 65 4.1.2 Aplicaciones militares ...................................................................................................... 68 4.2 Motor Diesel RD28T .............................................................................................................. 70 4.2.1 Historia y versiones del motor .......................................................................................... 70 4.2.2 Características Técnicas .................................................................................................... 73 4.2.3 Determinación del consumo de Combustible: .................................................................. 74 4.3 Sistema de alimentación de biocombustible ........................................................................... 74 4.3.1 Esquema del sistema