Proyecto de Investigación del Departamento de Ingeniería Mecánica y Electromecánica con fondos propios de la FIUNA

El proyecto lleva como Título “Impacto del Uso de Hidrógeno Gaseoso en la Potencia de Motores de Ciclo OTTO: Un Estudio Experimental”, y su objetivo principal fue evaluar el impacto del uso de hidrógeno gaseoso como combustible en motores de ciclo Otto (nafteros) sin realizar modificaciones significativas en el motor. Este enfoque buscó determinar la viabilidad técnica de mantener la funcionalidad del motor en aplicaciones actuales, como equipos y vehículos, al utilizar un combustible más sostenible.

Los Integrantes del proyecto fueron el MSc. Miguel Mendieta, MSc. Primo Cano y Est. Juan Frutos y en el marco de la transición hacia energías más limpias, este proyecto exploró el uso del hidrógeno gaseoso como combustible alternativo en motores de ciclo Otto, contribuyendo a la descarbonización y al desarrollo de tecnologías sostenibles. El hidrógeno, producido mediante electrólisis con fuentes renovables, se perfila como una alternativa prometedora para reducir las emisiones de CO₂ y la dependencia de combustibles fósiles. Paraguay, con su destacada capacidad de generación hidroeléctrica, se posiciona estratégicamente como productor competitivo de hidrógeno verde, añadiendo relevancia a los hallazgos de esta investigación.

El estudio experimental, realizado con un motor monocilíndrico, mostró que, aunque el uso de hidrógeno reduce la potencia máxima en un 47% respecto a la nafta, logra una mejora del 4% en el rendimiento térmico global. Estos resultados confirman el potencial del hidrógeno para ser integrado en motores existentes con mínimas modificaciones estructurales. Además, destacan la viabilidad técnica y económica del hidrógeno como combustible, especialmente en aplicaciones locales como transporte y maquinaria pesada.

Este proyecto no solo valida el hidrógeno como una alternativa energética viable, sino que también señala desafíos técnicos, como la optimización de sistemas de inyección y encendido, estableciendo una base sólida para investigaciones futuras y el desarrollo de soluciones prácticas hacia un futuro más sostenible.

El proyecto se llevó a cabo mediante un montaje experimental con un motor monocilíndrico equipado con tecnología avanzada para medir:

• Presión en cámara de combustión con un sensor piezoeléctrico.
• Posición del pistón por medio de un sensor de efecto hall y una rueda fónica.
• Consumo de combustible, utilizando probetas y un rotámetro calibrado.
• Rendimiento térmico y potencia generada.

Los resultados clave fueron:

• Reducción del 47% en la potencia al usar hidrógeno con inyección en el múltiple de admisión, comparado con nafta.
• Mejora de hasta el 4% en la eficiencia térmica global.
• Presiones máximas en la cámara de combustión del hidrógeno comparables a las de nafta (36 bar frente a 38 bar).
• Punto de máxima presión adelantado en 11,6° con hidrógeno, reflejando una combustión más rápida y homogénea.

El estudio posiciona al hidrógeno como una opción viable y eficiente para aplicaciones en motores de combustión interna, con implicaciones significativas para la sostenibilidad. Paraguay podría destacarse como líder regional en la producción y uso de hidrógeno verde, aprovechando su infraestructura hidroeléctrica. Además, este enfoque permitiría reducir emisiones y costos operativos, lo que resulta atractivo para sectores como el transporte y la maquinaria pesada.

La investigación demostró que el hidrógeno puede integrarse en motores existentes, aunque con limitaciones en la potencia. Los resultados destacan la importancia de ajustar los sistemas de inyección y encendido para optimizar el rendimiento. También se subrayó la necesidad de mejorar el acceso a equipos de medición especializados para hidrógeno.

El equipo sugiere continuar explorando la implementación de hidrógeno en vehículos y maquinaria pesada, optimizando los sistemas de inyección y explorando su uso en motores con turbocargadores. Esto sentará las bases para futuras aplicaciones comerciales del hidrógeno en Paraguay.

Este proyecto reafirma el compromiso de la FIUNA con la investigación y la innovación para un futuro sostenible, colocando a Paraguay en el mapa de la transición energética global.

Palabras clave: Hidrógeno verde, Motores de combustión interna, Descarbonización, Energía sostenible.