Tesis y Trabajos de Investigación PUCP

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    Estimación del consumo de combustible y emisiones de co2 de un motor a gasolina de 130 hp mediante técnicas de Machine Learning
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-07-16) Huancapaza Machuca, José; Cuisano Egúsquiza, Julio César
    En el presente trabajo se estima el consumo de gasolina y las emisiones de CO2 en un motor vehicular de 130 HP, instalado en un banco de pruebas, usando técnicas de aprendizaje automático (Machine Learning). Para obtener datos de los parámetros de funcionamiento del motor, se realizaron pruebas en condiciones estacionarias de carga (torque) y régimen de giro del cigüeñal; se registraron las lecturas de sensores originalmente instalados en el motor, mediante un scanner conectado al puerto OBD2 del módulo de control electrónico del motor. Además, se instalaron equipos de laboratorio para registrar otras variables necesarias para el estudio. Con los datos disponibles, se utilizaron tres técnicas de Machine Learning: Regresión Múltiple, Máquina de Soporte Vectorial y Redes Neuronales. En la aplicación de los modelos se utilizaron datos en grupos, separados de la siguiente forma: 90% para el desarrollo de los modelos y 10 % para la prueba de los modelos. Adicionalmente, para los modelos de Máquina de Soporte Vectorial y de Redes Neuronales se realizó otra partición de los datos: 75% para entrenamiento, 15% para validación, y 15% para el test. Durante el proceso se evaluaron los datos sin estandarización y, posteriormente, estandarizados en el rango de 0 a 1; este último paso buscó asegurar la convergencia del modelo. Las variables estudiadas fueron las siguientes: i) 5 predictoras o variables independientes (presión absoluta en el colector de admisión, temperatura del aire en el colector de admisión, régimen de giro, flujo másico de aire de v admisión al motor y el torque efectivo); ii) 2 variables objetivo o dependientes (emisiones de CO2 y consumo de gasolina). Los resultados del presente trabajo de tesis muestran que el mejor método, y con menos intervención, es el de Redes Neuronales. Para la estimación del flujo másico instantáneo del CO2 se obtuvo un error máximo de 7.85%, siendo que el error obtenido para el 75% de los resultados corresponde a 0.10%. Para la estimación del consumo másico de gasolina, se obtuvo un error máximo de 9.72%, pero, en este caso, el 75% de los resultados tienen un error de 0.67%.
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    Uso de las mezclas diésel-biodiésel-etanol y sus efectos sobre el proceso de combustión, desempeño energético y emisiones contaminantes de un motor de encendido por compresión de 240 kW
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-10-06) Puma Corbacho, Solin Epifanio; Cuisano Egúsquiza, Julio César
    Los efectos del etanol anhidro mezclado hasta 13.5 % v/v (E13.5) al combustible diésel comercial (95% v/v del diésel 2 más 5% v/v de biodiesel, D95B5) fueron investigados en un motor de encendido por compresión, sobrealimentado, seis cilindros. Para evitar la separación de fase del etanol y diésel 2 y mantener la lubricidad del combustible, se agregó aceite de ricino hasta 1.5 % v/v, aumentando el contenido del biodiésel a 6.5 % (B6.5). En total, se utilizaron tres mezclas, variando el contenido del diésel 2 a partir del 95% (D95) hasta el 80% v/v (D80), obteniéndose las siguientes composiciones: D95B5E0 (diésel 2), D85B6E9 y D80B6.5E13.5. Las pruebas experimentales fueron realizadas a condiciones estacionarias en dos regímenes de giro (1000 y 1800 rpm), dos valores de torque efectivo (80 y 160 N.m) y dos condiciones de presión del aire de admisión al ingreso del compresor (APCI de 100 y 80 kPa). Se implementó un modelo termodinámico para estudiar los parámetros asociados a la combustión. Los resultados obtenidos muestran que las mezclas conteniendo etanol y biodiésel conllevan a un adelanto del inicio de la combustión a 1000 rpm y un retraso al inicio de la combustión a 1800 rpm. El incremento de etanol y biodiésel sobre el combustible comercial no presentan influencia alguna sobre el consumo específico de combustible (sfc); sin embargo, el efecto de altitud genera un incremento del sfc hasta un 11% y 7 % a 1000 rpm y 1800 rpm respectivamente. Las emisiones específicas (EE) de NOX, CO y CO2 incrementan con el mayor consumo específico de combustible; asimismo, el efecto de altitud simulada permitió verificar que a mayor altitud ocurre un ligero incremento del sfc y de las EE de CO y CO2, junto a una reducción de las EE de NOX. A 2000 m de altitud simulada (APCI = 80 kPa), los máximos incrementos del sfc, CO y CO2, con la mezcla D80B6.5E13.5, fueron 5%, 122% y 18%, respectivamente. Y las máximas reducciones de las EE de NOX también se obtuvieron con la mezcla D80B6.5E13.5, alcanzando una disminución de hasta 6%.
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    Evaluación comparativa del consumo de combustible e índice de emisiones de un vehículo liviano funcionando con dos mezclas de gasolina y etanol (E7,8 y E10) en Lima Metropolitana
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-10-20) Aliaga López, Rolando Abrao; Cuisano Egúsquiza, Julio César
    En el presente trabajo de tesis, se realizó un análisis de evaluación comparativa del consumo de combustible e índices de emisiones de un vehículo liviano funcionando con dos mezclas de gasolina y etanol (E7,8 y E10) en Lima Metropolitana. El vehículo, de marca Hyundai modelo Santa Fe, fue instrumentado e implementado adecuadamente mediante un único sistema de adquisición de datos para obtener un registro en tiempo real del consumo de aire de admisión de motor, las emisiones de gases de escape, la distancia recorrida y la velocidad del vehículo, y las condiciones ambientales durante las pruebas. La campaña experimental se desarrolló en dos circuitos de conducción urbana en Lima Metropolitana: circuito en condiciones de tráfico y circuito a velocidad constante. Las pruebas fueron realizadas en un periodo aproximado de dos semanas, tratando de asemejar las condiciones de operación: hora de inicio, carga del vehículo, presión de neumáticos entre otros. De los resultados obtenidos en condiciones de tráfico, se constató que el consumo de combustible prácticamente no fue alterada al incrementar el contenido de etanol en el gasohol comercial (E7,8). En cambio, para el circuito a velocidad constante, el consumo de combustible aumentó en 11,2 % al incrementar el contenido de etanol. Con respecto a los índices de emisiones calculados (g/km) en condiciones de tráfico, estos presentaron una mejora en reducción al usar E10 bajo condiciones de tráfico, ya que con E10 se obtuvo un índice de emisión de 91,71 mg/km de NOX, 208,70 mg/km de HC, 14.24 g/km de CO y 273,80 g/km de CO2, mientras que utilizando E7,8 el vehículo emitió 102,61 mg/km de NOX, 232,44 mg/km de HC, 15,00 g/km de CO y 277,74 de CO2. El consumo de combustible promedio (km/L) y todos los índices de emisiones (g/km) disminuyeron, significativamente, indiferente del tipo de combustible (E7,8 o E10), en condiciones a velocidad promedio constante respecto a condiciones de tráfico. Finalmente, el estudio concluye que el E10 representa una alternativa económicamente y ambientalmente viable debido a los resultados de desempeño y emisiones obtenidas en el presente estudio.