Presentación de PowerPoint · biodiesel ( b5, b10,b20, b30 y b40 ), motor epa-91. pemex diesel...
Transcript of Presentación de PowerPoint · biodiesel ( b5, b10,b20, b30 y b40 ), motor epa-91. pemex diesel...
00
Estudio Preliminar del Biodiesel en Motores Representativos para Vehículos en Circulación en la
ZMVM
Estudio Preliminar del Biodiesel en Motores Estudio Preliminar del Biodiesel en Motores Representativos para VehRepresentativos para Vehíículos en Circulaciculos en Circulacióón en la n en la
ZMVMZMVM
B25B25
M en C Gabriel López VidalDirección de Seguridad y Medio Ambiente
Laboratorio de Emisiones Vehicularesy Ensayo de Motores
XII Foro de Avances de la Industriade la Refinación
Septiembre 5 y 6, 2006.
B30B30
11
Que es el Biodiesel ?Que es el Biodiesel ?Que es el Biodiesel ?
Que es el Biodiesel?
22
Biodiesel
•El Biodiesel es un combustible que es producido a base de fuentes biológicas renovables ( soya, canola, maíz, biomasa, yuca, etc. ) o grasas animales.
•Es una alternativa para motores a diesel, se mezcla en concentraciones desde 5 hasta el 40 % con el combustible diesel comercial.
•Los componentes principales del Biodiesel son el ESTER METILICO, TERAMILESTER y algunos otros en menor cantidad.
33
Proceso de obtenciProceso de obtencióón de fuentes naturalesn de fuentes naturales
ACEITE VEGETAL*
PURIFICACIONPURIFICACION
SEPARACION
REACCION DE TRANSESTERIFICACIONACEITE VEGETAL+ ALCOHOL* + CATALIZADOR
BIODIESEL GLICEROL
* alcohol: Metanol o Etanol
FUENTE: LADETEL – LABORATORY FOR CLEAN TECHNOLOGIES DEVELOPMENT. www.biodieselbrasil.com.br
• SOYA, GIRASOL, CANOLA, ALGODÓN,
ETC.
44
Planta productora de Biodiesel en BrasilPlanta productora de Biodiesel en Brasil
55
Biodiesel en automotores y motores estacionarios Biodiesel en automotores y motores estacionarios en Brasil.en Brasil.
B5, B30, B100B5, B30, B100Hasta B100Hasta B100
B10B10
FUENTE: LADETEL – LABORATORY FOR CLEAN TECHNOLOGIES DEVELOPMENT. www.biodieselbrasil.com.br
Hasta B100Hasta B100
66
VehVehíículos que emplean Biodiesel (B25 y B30) culos que emplean Biodiesel (B25 y B30) en Brasilen Brasil
B30B30
B25B25
FUENTE: LADETEL – LABORATORY FOR CLEAN TECHNOLOGIES DEVELOPMENT. www.biodieselbrasil.com.br
77
BiodieselBiodiesel enen EuropaEuropa
PRODUCCIÓN EN MILES DE TONELADAS
FUENTE: The Future of Biodiesel in Latin America.-Ricardo Castello Branco Petrobras/Cenpes, Rio de Janeiro -24/06/2004
88
Biodiesel en AlemaniaBiodiesel en Alemania
EN MILES DE TONELADAS
•FUENTE: The Future of Biodiesel in Latin America.-Ricardo Castello Branco Petrobras/Cenpes, Rio de Janeiro -24/06/2004
99
Producción de Vehículos de Pasajerosa Diesel en Europa.
Producción de Vehículos de Pasajerosa Diesel en Europa.
P r o d u c c ió n d e V e h í c u lo s d e P a s a je r o s a D ie s e l e n E u r o p a ( I n t e r n a t i o n a l E x p e r i e n c e i n I m p r o v in g F u e l E f f i c i e n c y . M i c h e l l P . W a ls h . , S a o P a u lo 2 0 0 4 )
1010
Tendencia del mercado de VehTendencia del mercado de Vehíículos de Pasajeros en culos de Pasajeros en EUA.EUA.
La estra teg ia tecnológ ica para increm entar la e fic ienc ia de m otores. ( L igh D uty M arket, C harles E . F resse, V . G enera l M oto rs, C h icago 2005. )
1111
Biodiesel en México
• En 01 Julio de 2005, el secretario de Energía inauguróuna planta productora de Biodiesel en el Municipio de Cadereyta, Nuevo León.
• Esta planta emplea grasas animales para producción de Biodiesel.
• Su capacidad inicial es de 600,000 litros mensuales y se incrementaría a 1 Millón de litros para el segundo semestre de 2006.
1212
Disponibilidad de combustible Diesel en EUA para vehículos de servicio pesado
Figura 6.- Disponibilidad de combustible Diesel de bajo azufre para uso automotriz ( Highway ) y para otras aplicaciones de 2006 a 2010 en EUA.
HWY.- Highway ( Carretera o Autopista ) NR.- Nonroad ( Fuera de carretera o ruta ) L & M.- Locomotive and Marine ( Ferrocarril y Marino) Fuente: Highway Diesel Progress Review, Report 2, March 2004.
Fuente: USEPA, Ultra low Sulfur Diesel Fuel Implementation, Work Shop , New Orleans, Louisiana, November 15, 2004.
1313
Tendencia Tecnológica de 2007 a 2010EPA/EURO
F ig u r a 5 . - T e n d e n c ia s T e c n o lo g ic a s d e 2 0 0 7 a 2 0 1 0 e n s is te m a s r e d u c to r e s d e N O x y P a r t í c u la s ( E P A y E U R O ) .
Fuente: USEPA, Ultra low Sulfur Diesel Fuel Implementation, Work Shop, New Orleans, Louisiana, November 15, 2004.
SCR.- Selective Catalytic Reduction ( Reducción Catalítica Selectiva), CDPF.- Catalyzed Diesel Particulate Filter (Filtro Catalítico de Partículas Diesel), EGR Exhaust Gas Recirculation ( Recirculación de Gases de Escape).
1414
Debate del uso de Debate del uso de BiocombustiblesBiocombustibles vsvs ActualesActuales
ahorros de energahorros de energííaa
Conforme a estudios de la Universidad de Cornell y la Universidad de Berkeley, reportan que las plantas que transforman el Maíz, la Soya y Aceite de Girasol en combustibles, consumen más energía fósil que la que resulta al generar el combustible que producen (Etanol o Biodiesel ).
En términos de energía ( utilizada y producida ), para la producción de Etanol y Biodiesel el estudio reporta:
•El Maíz requiere 29% más energía.•Las biomasas agrícolas requieren 45 % más energía.•La biomasa de madera requiere 57% más energía.•Las plantas de soya requieren 27% más energía.•Las plantas de girasol requieren 118% más energía.
FUENTE: HYDROCARBON PROCESSING, SEPTEMBER 2005
1515
Evaluaciones Preliminares en el IMP con Biodiesel y Diesel Comercial
Evaluaciones Preliminares en el IMP Evaluaciones Preliminares en el IMP con Biodiesel y Diesel Comercialcon Biodiesel y Diesel Comercial
1616
Consideraciones para evaluaciConsideraciones para evaluacióón y uso del n y uso del Biodiesel en MBiodiesel en Mééxico.xico.
•Selección de Protocolos de Prueba estandarizados.
•Selección de Motores Representativo de vehículos en Circulación en la ZMVM.
•Conocer el efecto en emisiones reguladas y principalmente en NOx y Partículas.
•Estudios adicionales en emisiones no reguladas ( amoniaco, C1-C12, C12-C22, tamaño de partícula ( PM10, PM2.5 y menores a la micra ).
•Estudios en recorrido, empleando automotores en circulación con equipo On Board Emission ( Emisiones Reguladas y Desempeño ).
•Determinar su efecto en compuestos tóxicos ( aldehídos, cetonas, dioxinas y furanos )
1717
Fundamentos de los métodos de prueba.
EPA-98, 2004 y 2007
CICLOS TRANSITORIOS
EURO III
13 MODOS
EPA.- Reproduce las condiciones de manejo de un vehículo automotor a diesel en condiciones de tráfico en carretera y ciudad ( Ciclos Transitorios )
EURO III.- Reproduce las condiciones de manejo de un vehículo automotor a diesel en condiciones de manejo continuo ( carretera ) o estado estable.
1818
Infraestructura del IMP, principio de evaluaciInfraestructura del IMP, principio de evaluacióón:n:
FUENTEI
FLUJO DE AIRE
EMISIONES NO DILUIDAS
II
EMISIONES DILUIDAS III
ESQUEMA DE COMPORTAMIENTO DE LAS EMISIONES CONTAMINANTES EN LOS VEHICULOS A DIESELFUNDAMENTOS Y PRINCIPIOS DE MUESTREO Y ANALISIS DE
EMISIONES DEL LABORATORIO DEL IMP
1919
GASES DE
ESCAPE
COMPUTADORA CENTRAL
MOTOR
DINAMOMETRO
AIRE
BANCO DE ANALIZADORES
BOLSAS DE MUSTREO
BOLSAS DE AIRE
TUNEL DE DILUCION
VENTURIS
SIMULACION TORQUE
POSITIVO
SIMULACION TORQUE
NEGATIVO
"CICLO TRANSIENT"
Esquema de OperaciEsquema de Operacióón del Laboratorio del IMPn del Laboratorio del IMP
ESQUEMA DE OPERACION DEL LABORATORIO DE EMISIONES DIESEL
DEL INSTITUTO MEXICANO DEL PETROLEO
CONSUMO DE
COMBUSTIBLE
CENTRODE
SEGURIDAD
UNIDADCLIMATICA
MICROBALANZA
MONITOREODE
PARAMETROS
2020
Consideraciones para evaluación del Biodieselen México.
1.- Selección de Motores representativa de vehículos en circulación en la ZMVM.
S/C
EPA-91
EPA-94
EPA-98
EPA-2004
EPA-2007
2121
Consideraciones para evaluaciConsideraciones para evaluacióón del n del Biodiesel en MBiodiesel en Mééxico (2).xico (2).
2.- Selección de Mezclas de Biodiesel con Combustible Pemex Diesel
Pemex Diesel Comercial ( ZMVM )
Biodiesel Importado
Mezcla ( B40 )
Mezcla ( B30 )
Mezcla ( B20 )
Mezcla ( B10 )
Pemex Diesel ZMVM( Línea Base )
Mezcla ( B5 )
+ =
2222
CaracterizaciCaracterizacióón de Combustiblesn de Combustibles
Ensayo UnidadesMetodo ASTM-D
Pemex Diesel Comercial
Pemex Diesel
Comercial + 5 %
Biodiesel
Pemex Diesel
Comercial + 10%
Biodiesel
Pemex Diesel
Comercial + 15%
Biodiesel
Pemex Diesel
Comercial + 20%
Biodiesel
Biodiesel 100 %
Indice de Cetano 976-04a 52,35 52,19 52,17 52,23 51,87 44,47Densidad a 20 ºC Kg/l 1298-99 0,8398 0,8421 0,8441 0,8465 0,8489 0,8854
Viscosidad a 40 ºC mm2/s (cSt ) 445-04 3,386 3,498 3,610 3,738 3,928 6,867Contenido de Azufre % Peso 4294 0,046 0,043 0,042 0,041 0,038 0,02
TIE ºC 86 208,3 205.9 206,7 212,9 215,8 164,150% ºC 86 282,8 286,4 290,5 296,4 299,5 335,6TFE ºC 86 363,4 362,1 362,3 362,7 362,1 343,3
2323
DesempeDesempeñño sin y con Biodiesel ( Bo sin y con Biodiesel ( B--40 ) en 40 ) en Motor EPAMotor EPA--91.91.
EFECTO EN DESEMPEÑO SIN BIODIESEL, MOTOR EPA-91.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
648 800 950 1120 1290 1440 1600 1760 1920 2080 2240 2400 2550
RPM
TORQ
UE (
nm )
0
20
40
60
80
100
120
140
160
POTE
NCI
A ( K
w )
TORQUE ( nm ) POTENCIA ( Kw )
TORQUE MAXIMAPOTENCIA MAXIMA
EFECTO EN EL DESEMPEÑO CON BIODIESEL, MOTOR EPA-91
0
100
200
300
400
500
600
700
800
648 800 950 1120 1290 1440 1600 1760 1920 2080 2240 2400 2550
RPM
TORQ
UE
( nm
)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
PO
TEN
CIA
( K
w )
TORQUE ( nm ) POTENCIA ( Kw )
TORQUE MAXIMA POTENCIA MAXIMA
2424
Efecto en las emisiones con mezclas de Efecto en las emisiones con mezclas de Biodiesel.Biodiesel.
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
( g/K
w-h
r )
EMISIONES
ESTUDIO PRELIMINAR DEL EFECTO EN EMISIONES SIN Y CON BIODIESEL ( B5, B10, B20, B30 Y B40 ) EN MOTOR EPA-91
PEMEX DIESEL BIODIESEL ( B5 ) BIODIESEL (B10)BIODIESEL (B20) BIODIESEL ( B30 ) BIODIESEL (B40)
CO NOxHC PARTICULAS
C ON LA M EZ C LA D E B IOD IESEL ( B 40 ) , SE OB SER VA UN A R ED UC C ION D E:
15 % EN P A R T IC ULA S.N Ox y C O SE R ED UC EN EN C ER C A D EL 5%.EN H ID R OC A R B UR OS N O SE OB SER VA C A M B IO
2525
Efecto en la opacidad con mezclas de BiodieselEfecto en la opacidad con mezclas de Biodiesel
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
( g/K
w-h
r )
OPACIDAD
ESTUDIO PRELIMINAR DEL EFECTO EN OPACIDAD SIN Y CON BIODIESEL ( B5, B10,B20, B30 Y B40 ), MOTOR EPA-91.
PEMEX DIESEL BIODIESEL ( B5 ) BIODIESEL (B10) BIODIESEL (B20)BIODIESEL (B30) BIODIESEL (B40)
A B C
SE OBSERVA UNA TENDENCIA EN LA REDUCCION DE OPACIDAD CON CADA MEZCLA DE BIODIESEL, EL EFECTO ES MAYOR AL USAR LA MEZCLA ( B40 ).
2626
Conclusiones:Conclusiones:
• Se observó una disminución mayor de partículas con la mezcla B40 y pequeñas disminuciones en NOx e HC.
• Se observó en este estudio preliminar, una tendencia en la disminución de la Opacidad, siendo mayor con B40.
• Otros datos obtenidos indicaron que con el uso de Biodiesel, no hay detrimento en desempeño del motor (potencia, torque, velocidad y consumo de combustible). Sin embargo habrá que hacer evaluaciones más exhaustivas para corroborarlo.
• Se observó una reducción en emisiones reguladas, destacando el efecto en partículas y no se apreciaron cambios significativos en el consumo decombustible.
2727
Acciones Futuras con el BiodieselAcciones Futuras con el Biodiesel
•Se sugiere una evaluación más detallada, en motores representativos de los vehículos en circulación en la ZMVM.
•Seria recomendable cuantificar las emisiones no reguladas como; HPA, Hidrocarburos ligeros ( C1-C12 ), Hidrocarburos Semivolatiles ( C12 a C22 ), Tamaño de Partícula ( PM10 y PM 2.5), Amoniaco, Aldehídos y Cetonas.
•Así mismo, cuantificar las emisiones de gases efecto invernadero CO2 y CH4.
•Finalmente, se requiere comprobar la magnitud de las emisiones reguladas y desempeño tanto en condiciones controladas como en rutas representativas de la ZMVM, empleando equipo a bordo ( On Board Emission ).