Energy and Exergy Analysis in a Centrifugal Pump Driven by a Diesel Engine Using Soybean Biodiesel and Mixtures with Diesel

• Autores: Roberto Guimaraes Pereira, Ivenio Moreira da Silva, Juan M. Pardal
• Localización: Ingeniería e Investigación, ISSN-e 2248-8723, ISSN 0120-5609, Vol. 42, Nº. 3, 2022
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis de energía y exergía en una bomba centrífuga accionada por un motor diésel con biodiésel de soya y mezclas con diésel
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• Resumen
  • español

    En este estudio se utilizan el biodiésel de soya y mezclas con diésel como combustible en un motor diésel que impulsa una bomba centrífuga. La tasa de trabajo útil de consumo, la tasa de trabajo reversible y la eficiencia de la segunda ley de la termodinámica se calcularon mediante análisis energético y exergético. El biodiésel de soya se produjo utilizando etanol en la proporción de 33% v/v y el catalizador NaOH (1%), obteniendo un rendimiento de 90,63%. Los combustibles utilizados fueron diésel (B0); 25% de biodiésel de soya y 75% de diésel (B25); 50% biodiésel de soya y 50% de diésel (B50); 75% de biodiésel de soya y 25% de diésel (B75); y biodiésel de soya (B100). La densidad y la viscosidad cinemática estuvieron dentro de los límites establecidos por la Agencia Nacional de Petróleo, Gas Natural y Biocombustibles. Se obtuvo un valor de 39 017 kJ.kg-1 para el mayor poder calorífico del biodiésel de soya (B100). Se obtuvo 32,05% de eficiencia máxima de la segunda ley en el caso del biodiésel de soya a la máxima velocidad de bombeo y a 9,2 m3/h. El combustible B50 obtuvo 29,78% de eficiencia máxima de la segunda ley cuando la bomba centrífuga operó a 2 733 rpm y al caudal máximo.

  • English

    In this study, soybean biodiesel and mixtures with diesel are used as fuel in a diesel engine that drives a centrifugal pump. The consumption useful work rate, the reversible work rate, and the efficiency of the second law of thermodynamics were calculated by means of energetic and exergetic analyses. The soybean biodiesel was produced using ethanol with a proportion of 33% v/v and the catalyst NaOH (1%), thus obtaining a yield of 90,63%. The fuels used were pure diesel (B0); 25% soybean biodiesel and 75% diesel (B25); 50% soybean biodiesel and 50% diesel (B50); 75% soybean biodiesel and 25% diesel (B75); and soybean biodiesel (B100). The density and kinematic viscosity were within the limits established by the National Petroleum, Natural Gas, and Biofuels Agency. A value of 39 017 kJ.kg-1 was obtained for the highest heating value of the soybean biodiesel (B100). A 32,05% maximum second-law efficiency was obtained in the case of soybean biodiesel at maximum pump speed and at 9,2 m3/h. The B50 fuel obtained a 29,78% maximum second-law efficiency when the centrifugal pump operated at 2 733 rpm and at a maximum flow rate.