Análisis para la implementación de condition monitoring en motores diésel con base en los parámetros del combustible
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Resumen en español
RESUMEN: los motores Diésel se han caracterizado por ser de gran capacidad y desempeño en las diferentes áreas de uso, pero a pesar de esto, se identifican como uno de los principales causantes de la contaminación ambiental, esto lo podemos observar fácilmente en nuestro día a día con la utilización de vehículos de carga y transporte con este tipo de motores, sin contar los generadores y plantas eléctricas, por esto, se decide iniciar un análisis para la aplicación de la técnica de Condition Monitoring en base a la temperatura en el combustible de la línea de retorno al tanque en miras de la búsqueda de poder determinar rangos de operación óptimos y poder prevenir una mayor contaminación generada por estos motores. Primero se partió por la identificación en el Diésel basado en estudios previos realizados por otros autores, se determinó que la variable más relevante en el combustible es la temperatura, pues esta afecta directamente la densidad, viscosidad cinemática y lubricidad del fluido y estas son de gran impacto a la hora de hablar sobre el desempeño del motor, es así que se encontró una relación directa entre la variable de entrada (Temperatura del combustible) y la salida de estudio (Desempeño del motor diésel). Pasado esto, se seleccionó aquellos componentes necesarios para una posterior instrumentación y así poder realizar una correcta captura y medición de variables, en este paso de determino por medio de matriz de decisión el uso del sensor G-81 el cual es de tecnología NTC, y por su estructura y resistencia se puede instalar fácilmente en la manguera de retorno al tanque, así mismo como la placa Arduino uno, la cual tiene la robustes suficiente para procesar los datos recolectados por el sensor y realizar los cálculos necesarios para procesar la información y posteriormente imprimir o guardar el dato de temperatura calculado del sistema, el código generado para esta instrumentación y posterior tratamiento de datos se encuentra como anexo y fue diseñado para cargar directamente en la placa de Arduino, utilizando los pines de entradas analógicas y poder conectar directamente el sensor a estos , por último, se construyó un modelo en MATLAB el cual permite determinar por medio de algunos datos ingresados, utilizando las ecuaciones de densidad y viscosidad cinemática en función de la temperatura, y las diferentes mezclas de combustible, cuáles son los rangos recomendados para cada mezcla especifica de combustible que garantizan una correcta operación de un motor Diésel, cumpliendo con los parámetros establecidos tanto por el fabricante como con el cumplimiento de normas regulatorias internacionales.
Resumen en inglés
ABSTRACT: Diesel engines have been known for their high capacity and performance in various areas of use. However, despite this, they are identified as one of the main contributors to environmental pollution. We can easily observe this in our daily lives with the use of vehicles, such as trucks and transport vehicles, equipped with these engines. Not to mention generators and power plants. Therefore, an analysis is initiated to apply the technique of Condition Monitoring based on fuel temperature in the return line to the tank. The goal is to determine optimal operating ranges and prevent further pollution caused by these engines. The analysis began with the identification of Diesel fuel based on previous studies conducted by other authors. It was determined that the most relevant variable in the fuel is temperature, as it directly affects density, kinematic viscosity, and lubricity of the fluid. These factors have a significant impact on engine performance. A direct relationship was found between the input variable (fuel temperature) and the study output (Diesel engine performance). Subsequently, the necessary components were selected for instrumentation to accurately capture and measure variables. Through a decision matrix, the use of the G-81 sensor, based on NTC technology, was determined. This sensor can be easily installed in the return line to the tank due to its structure and resistance. The Arduino Uno board was also chosen, as it has the robustness to process the data collected by the sensor and perform the necessary calculations for data processing. The generated code for this instrumentation and subsequent data processing is provided as an annex and was designed to be loaded directly onto the Arduino board, utilizing the analog input pins to connect the sensor directly. Finally, a model was built in MATLAB, which allows determining the recommended ranges for each specific fuel mixture that ensures proper operation of a Diesel engine. This is done by inputting certain data and utilizing equations for density and kinematic viscosity as functions of temperature, as well as considering different fuel blends. The model complies with the parameters established by the manufacturer and international regulatory standards.