Proyecto de Investigación del Departamento de Ingeniería Mecánica y Electromecánica con fondos propios de la FIUNA
Conversión de un motor diésel a sistema dual diésel–hidrógeno: innovación experimental en la FIUNA
En el marco de la transición hacia fuentes energéticas más limpias, investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (FIUNA) llevaron adelante un proyecto pionero que demuestra la viabilidad técnica, energética y ambiental del uso del hidrógeno como combustible suplementario en motores diésel convencionales.
El estudio, titulado “Conversión de un motor diésel a sistema dual diésel–hidrógeno: Validación experimental del rendimiento”, tuvo como objetivo evaluar experimentalmente la mejora en la eficiencia térmica y la reducción de emisiones contaminantes derivadas de la sustitución parcial del diésel por hidrógeno, en coherencia con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 7 (Energía asequible y no contaminante) y 13 (Acción por el clima).
Equipo de investigación
El proyecto fue desarrollado por el MSc. Miguel Mendieta, MSc. Primo Cano, Ing. Sebastián Marecos y el Est. Juan Frutos, integrantes del Laboratorio de Mecánica y Energía (LME) de la FIUNA.
En el contexto de la descarbonización y la innovación tecnológica, el equipo exploró la posibilidad de integrar hidrógeno gaseoso en motores diésel de inyección mecánica, aprovechando la capacidad energética y la infraestructura existente del país. Paraguay, con su destacada producción hidroeléctrica y recursos renovables, ofrece condiciones favorables para impulsar el desarrollo de tecnologías basadas en hidrógeno.
Metodología experimental
El estudio se realizó utilizando un motor KIA J2 de 2,7 litros, de cuatro cilindros e inyección mecánica, con una potencia de 80 HP, acoplado a un freno dinamométrico de corrientes parásitas MWD con capacidad de hasta 350 HP.
El sistema fue instrumentado con tecnología avanzada para registrar los parámetros de combustión y desempeño:
- Presión en cámara de combustión, medida mediante un sensor piezoeléctrico.
- Posición del pistón, determinada con un sensor de efecto Hall y una rueda fónica.
- Consumo de combustible, medido mediante probetas y un caudalímetro másico calibrado.
- Potencia, torque y velocidad de giro, registrados bajo norma SAE.
Resultados destacados
Los ensayos demostraron resultados alentadores en términos de rendimiento y comportamiento operativo:
- Se logró una mejora de hasta el 10 % en la eficiencia térmica con un reemplazo aproximado del 15 % del diésel por hidrógeno.
- Las presiones máximas en la cámara de combustión fueron comparables a las del modo 100 % diésel en potencias de hasta 30 HP.
- En potencias mayores (40 HP) y reemplazos superiores al 15 %, se observaron sobrepresiones (166 bar frente a 125 bar con diésel puro) y un funcionamiento más ruidoso, con ligera disminución del rendimiento térmico.
- El pico de presión máxima en el modo dual se presentó cercano al punto muerto superior (PMS), adelantándose unos 10° respecto al modo diésel puro.
- Con cargas bajas (16 HP y 20 HP) y reemplazo del 15 %, se observó un funcionamiento estable y suave, sin detonaciones ni retrocesos de llama.
Conclusiones y proyecciones
El proyecto confirmó que el hidrógeno puede integrarse de manera controlada en motores diésel convencionales, aportando beneficios energéticos y ambientales. También se identificaron desafíos técnicos asociados a la optimización de la inyección y los tiempos de encendido, aspectos clave para el desarrollo de kits de conversión más eficientes y seguros.
El equipo recomienda avanzar hacia ensayos con motores diésel de inyección directa y encendido electrónico, lo que permitirá un control más preciso de la combustión y una mejor combinación de ambos combustibles. Este paso será fundamental para el desarrollo de soluciones aplicadas y futuras implementaciones comerciales del hidrógeno en Paraguay.
Compromiso institucional
Este proyecto reafirma el compromiso de la FIUNA con la investigación, la innovación tecnológica y la sostenibilidad energética, posicionando a la institución y al país como referentes en la aplicación de combustibles alternativos y en la búsqueda de soluciones concretas para una transición energética responsable.
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