Ultrasonidos de potencia para emulsiones de agua en diésel

El uso de emulsiones de agua en combustible está creciendo rápidamente debido al endurecimiento de las normativas medioambientales y a la mayor competencia en el mercado del transporte. La tecnología de emulsificación ultrasónica permite utilizar de forma más eficiente combustibles como los combustibles pesados o el diésel mediante la incorporación de agua al combustible base. Los combustibles emulsionados con agua mediante ultrasonidos proporcionan una combustión más completa y un menor consumo de combustible, al tiempo que generan menos emisiones durante la combustión.

Emulsión de agua en combustible

La combustión de combustibles genera gases peligrosos, como «nitrous oxides» (NOx), hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), así como material particulado (PM), hollín y humo, que son perjudiciales para la salud humana y el medio ambiente. Las emisiones de estos contaminantes pueden reducirse significativamente añadiendo agua al combustible.
La adición de un 5 – 25% de agua al combustible, como el fuelóleo pesado o el diésel, puede reducir drásticamente las emisiones de contaminantes peligrosos. El agua inyectada reduce la temperatura adiabática local de combustión. Los estudios han demostrado que, de este modo, las emisiones de NOx pueden reducirse hasta un 40%, las de CO2 entre un 5% – 15% y las de PM hasta un 90%. El humo negro de la combustión del diésel puede eliminarse por completo, ya que el combustible se quema por completo.
Al mismo tiempo, el consumo de combustible puede reducirse aproximadamente un 5%. ¡Proteja el medio ambiente y ahorre combustible!
Los combustibles que pueden emulsionarse incluyen hidrocarburos líquidos, petróleo crudo, combustibles pesados (HFO), nafta, queroseno, diésel, combustibles para calefacción, biodiésel y aceites vegetales.

Ventajas medioambientales y económicas:

• menores emisiones de NOx
• menores emisiones de hollín
• menor consumo de combustible
• combustión más completa
• menores temperaturas máximas de combustión
• menor ensuciamiento de la caldera

Atomización primaria y secundaria en la llama de pulverización de combustible emulsionado.

Emulsiones ultrasónicas de agua en combustible

Los ultrasonidos de potencia son una tecnología bien conocida y de eficacia probada para crear emulsiones finas con gotas de tamaño micrométrico y nanométrico. La tecnología de emulsificación ultrasónica se basa en las fuerzas de cizallamiento generadas por la cavitación. Mediante la cavitación ultrasónica, las gotas de agua y combustible se reducen a tamaño nanométrico y se mezclan entre sí para producir una emulsión fina (nanoemulsión o miniemulsión). En la emulsificación ultrasónica en línea, los flujos separados de combustible y agua pueden ajustarse con precisión para garantizar una proporción constante de agua y combustible.
Los homogeneizadores ultrasónicos pueden instalarse directamente antes de la bomba de inyección, de modo que la emulsión homogénea de agua y combustible pueda inyectarse inmediatamente en el motor y se evite el almacenamiento de la emulsión de combustible. Cuando la emulsión de agua y combustible se inyecta en la cámara de combustión, las gotas de agua se evaporan rápidamente debido a las altas temperaturas, ya que el punto de ebullición del agua es mucho menor que el del combustible. Durante el proceso de vaporización, las gotas de agua estallan en forma de microexplosiones y fragmentan el combustible en gotas más pequeñas. De este modo, el combustible emulsionado con agua se atomiza en la cámara de combustión, lo que mejora la mezcla del combustible con el aire y permite que el combustible se queme por completo. Las gotas de tamaño muy pequeño ofrecen una superficie de partículas muy elevada, lo que da lugar a una amplia interfaz agua-aceite de baja tensión interfacial y mejora aún más la atomización. Esto aumenta la eficiencia de la combustión y, en última instancia, reduce significativamente los costes de combustible, con un ahorro que supera los costes de emulsificación.
La tecnología de mezcla ultrasónica es un proceso en línea que puede incorporarse fácilmente a motores existentes. El propio motor no requiere modificaciones.

Conjunto Hielscher UIP6000hdT compuesto por hasta 12x sonicadores. Esta configuración permite formar un potente sistema de sonicación en línea de 72 kW para el procesamiento en línea de alto rendimiento.

Tecnología de emulsificación mediante ultrasonidos

La emulsificación ultrasónica es una tecnología basada en la cavitación y la mezcla de alto cizallamiento. Las ondas ultrasónicas de alta intensidad se acoplan al medio líquido (mezcla de combustible y agua), generan gotas de tamaño nanométrico y permiten producir emulsiones bifásicas de agua en aceite y emulsiones trifásicas de aceite en agua en aceite.

Instalaciones en:

• CHP – unidades de cogeneración de calor y electricidad
• generadores diésel
• centrales eléctricas
• buques
• locomotoras diésel
• adaptable a todos los motores diésel existentes
• tecnología a bordo: aptitud para la navegación marítima

La nanoemulsificación ultrasónica produce emulsiones estables

Equipos ultrasónicos para servicio intensivo

Hielscher suministra equipos ultrasónicos industriales para servicio intensivo capaces de procesar altos caudales de combustible – incluso con viscosidades elevadas. Los homogeneizadores ultrasónicos de Hielscher están diseñados para funcionar 24/7 en condiciones adversas. Nuestros sistemas son fáciles de utilizar y compactos, no tienen piezas móviles, son fáciles de instalar y manejar y apenas requieren mantenimiento.
La producción ultrasónica de combustibles emulsionados puede controlarse de forma segura mediante un navegador, mientras que los dos flujos de alimentación separados de agua y combustible permiten dosificar con precisión la proporción de agua y combustible, así como regular / adaptar la mezcla de combustible durante el funcionamiento según la carga / velocidad actual del motor.

Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad fabricada en Alemania

Los ultrasonicadores Hielscher son conocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de uso permiten integrar nuestros ultrasonicadores sin dificultades en instalaciones industriales. Los ultrasonicadores Hielscher soportan fácilmente condiciones adversas y entornos exigentes.

Hielscher Ultrasonics es una empresa certificada conforme a normas ISO y presta especial atención a los ultrasonicadores de alto rendimiento que incorporan tecnología de vanguardia y ofrecen facilidad de uso. Por supuesto, los ultrasonicadores Hielscher cumplen los requisitos CE y los de UL, CSA y RoHs.

Producción ultrasónica de combustibles emulsionados a bordo de buques

Bibliografía / Referencias

• Al-Iwayzy, Saddam H.; Yusaf, Talal; Al-Juboori, Raed A. (2014): Biofuels from the Fresh Water Microalgae Chlorella vulgaris (FWM-CV) for Diesel Engines. Energies 7/2014. 1829-1851.
• Khan, Mohammed Yahaya; Karim, Z. A. Abdul; Hagos, Ftwi Yohaness; Aziz, A. Rashid A.; Tan, Isa M. (2014): Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel. The Scientific World Journal 2014.
• Scarpete, Dan (2013): Diesel-Water Emulsion, an Alterantive Fuel to Reduce Diesel Engine Emissions. Machines, Technologies, Materials 7/2013. 13-16.