Evaluación del efecto del uso de puntos cuánticos de carbono como aditivos a diésel comercial en parámetros de combustión

Autores/as

  • Juan David Luna Lasso Institución Universitaria Pascual Bravo
  • Anderson Gallego Montoya Institución Universitaria Pascual Bravo
  • Karen Paola Cacúa Madero Institución Universitaria ITM
  • Bernardo Argemiro Herrera Múnera Institución Universitaria ITM

DOI:

https://doi.org/10.26507/paper.4717

Palabras clave:

puntos cuánticos de carbono (CQDs), retraso en la ignición, tasa de combustión, temperatura de combustión, técnica shadowgraph, microexplosiones, óxidos de nitrógeno

Resumen

Los motores diésel han sido fundamentales para el desarrollo económico, impulsando sectores económicos como el transporte de carga, la generación de energía y la maquinaria pesada. Sin embargo, estos motores enfrentan desafíos ambientales debido a la emisión de contaminantes. Esto ha motivado la búsqueda de alternativas para reducir su impacto sin afectar sus prestaciones. En este contexto, se han probados aditivos como los alcoholes y nanomateriales como los puntos cuánticos de carbono (CQDs), debido a que pueden ofrecer soluciones prometedoras, ya que, pueden mejorar algunas propiedades como la oxidación completa del combustible. Es por esto por lo que, en este estudio, se evaluaron propiedades de combustión como el retraso en la ignición, la tasa de quemado y la generación de microexplosiones de dispersiones de CQDs en concentraciones de 50 mg/L y 100 mg/L en mezclas diésel y n-butanol. Esto se realizó mediante un sistema de combustión de gotas y la grabación de videos del proceso de quemado aplicando la técnica óptica Shadowgraph. Los resultados mostraron que los CQDs redujeron el tiempo de encendido en comparación con el diésel puro y aumentaron la generación de microexplosiones, fenómeno que favorece una mezcla más eficiente con el aire y una combustión más completa. Estos hallazgos sugieren que los CQDs pueden ser una alternativa viable para disminuir las emisiones contaminantes en motores diésel sin comprometer su desempeño, contribuyendo así a una transición energética más sostenible mientras se consolidan otras tecnologías.

Citas

Abdul Rasid, A. F., & Zhang, Y. (2021). Comparison of the burning of a single diesel droplet with volume and surface contamination of soot particles. Proceedings of the Combustion Institute, 38(2), 3159–3166. https://doi.org/10.1016/j.proci.2020.07.092

Bhumula, K. B., & Kumar, G. N. (2025). Effect of fuel injection timing on engine characteristics with an equal volume of 1-heptanol/diesel blend in a CRDI CI engine. Results in Engineering, 104632. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.104632

Bitire, S. O., Nwanna, E. C., & Jen, T. C. (2023). The impact of CuO nanoparticles as fuel additives in biodiesel-blend fuelled diesel engine: A review. Energy and Environment, 34(7), 2259–2289. https://doi.org/10.1177/0958305X221089217

Castrejón-García, R., Castrejón-Pita, J. R., Martin, G. D., & Hutchings, I. M. (2011). The shadowgraph imaging technique and its modern application to fluid jets and drops (Vol. 57, Issue 3).

Değirmenci, H., Küçükosman, R., & Alper Yontar, A. (2024). An experimental study on droplet-scale combustion and atomization behavior in pure ethanol, methanol, and trimethyl borate, and their blends. Fuel, 357, 129716. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.129716

Diego Aranda Ibáñez Director Javier Ballester Castañer Codirector Álvaro Muelas Expósito, A. (2021). Trabajo Fin de Máster Nueva metodología de formulación de surrogates de combustibles líquidos. Aplicación a combustible diésel. http://zaguan.unizar.es

EL-Seesy, A. I., & Hassan, H. (2019). Combustion characteristics of a diesel engine fueled by biodiesel-diesel-n-butanol blend and titanium oxide additives. Energy Procedia, 162, 48–56. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2019.04.006

Gallego, A., Cacua, K., Gamboa, D., Rentería, J., & Herrera, B. (2023). Ignition Delay and Burning Rate Analysis of Diesel–Carbon Nanotube Blends Stabilized by a Surfactant: A Droplet-Scale Study. Energies, 16(23). https://doi.org/10.3390/en16237740

Gan, Y., & Qiao, L. (2011). Combustion characteristics of fuel droplets with addition of nano and micron-sized aluminum particles. Combustion and Flame, 158(2), 354–368. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2010.09.005

Gurgen, S., Unver, B., & Altin, I. (2017). Experimental investigation on cyclic variability, engine performance, and exhaust emissions in a diesel engine using alcohol-diesel fuel blends. Thermal Science, 21, 581–589. https://doi.org/10.2298/TSCI161020306G

Heidari-Maleni, A., Mesri Gundoshmian, T., Jahanbakhshi, A., & Ghobadian, B. (2020). Performance improvement and exhaust emissions reduction in diesel engine through the use of graphene quantum dot (GQD) nanoparticles and ethanol-biodiesel blends. Fuel, 267(January), 117116. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.117116

Küçükosman, R., Yontar, A. A., & Ocakoglu, K. (2022). Nanoparticle additive fuels: Atomization, combustion and fuel characteristics. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 165, 105575. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2022.105575

M, D. DE, Motores T, A. Y., por, R., Luis Daniel Zapata Pemberthy Dirigida por, D., & José Vicente Pastor Soriano Valencia, D. (2010). Universidad politécnicapolit´politécnica de valencia.

Mei, D., Fang, Y., Zhang, D., Guo, D., & Chen, Z. (2023). Evaporation and micro-explosion performances of nano-fuel droplets. Fuel, 334. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.126623

Nour, M., Attia, A. M. A., & Nada, S. A. (2019). Improvement of CI engine combustion and performance running on ternary blends of higher alcohol (Pentanol and Octanol)/hydrous ethanol/diesel. Fuel, 251, 10–22. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.04.026

Ooi, J. B., Ismail, H. M., Swamy, V., Wang, X., Swain, A. K., & Rajanren, J. R. (2016). Graphite Oxide Nanoparticle as a Diesel Fuel Additive for Cleaner Emissions and Lower Fuel Consumption. Energy and Fuels, 30(2), 1341–1353. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5b02162

Pastor, J. V., Payri, R., Garcia-Oliver, J. M., & Briceño, F. J. (2013). Schlieren Methodology for the Analysis of Transient Diesel Flame Evolution. SAE International Journal of Engines, 6(3), 1661–1676. https://doi.org/10.4271/2013-24-0041

Revista_de_Sistemas_Experimentales_V4_N11_2. (n.d.). https://www.ecorfan.org/bolivia/researchjournals/Sistemas_Experimentales/vol4num11/Revista_de_Sistemas_Experimentales_V4_N11_2.pdf

Sánchez Barboza, L., & Vásquez Stanescu, C. (n.d.). Revista científica ecociencia combustibles fósiles para generar energía. efficiency of developed countries in controlling the use of fossil fuels to generate energy (Vol. 4, Issue 2).

Singh, G., Esmaeilpour, M., & Ratner, A. (2020). Effect of carbon-based nanoparticles on the ignition, combustion and flame characteristics of crude oil droplets. Energy, 197. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.117227

Zapata-Hernandez, C., Durango-Giraldo, G., Gomez-Echeverri, M., Buitrago-Sierra, R., Herrera, B., & Cacua, K. (2024). The impact of carbon quantum dots derived from spent coffee grounds on the droplet combustion of diesel/n-butanol blend. Heliyon, 10(21). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39671

Cómo citar

[1]
J. D. Luna Lasso, A. Gallego Montoya, K. P. Cacúa Madero, y B. A. Herrera Múnera, «Evaluación del efecto del uso de puntos cuánticos de carbono como aditivos a diésel comercial en parámetros de combustión», EIEI ACOFI, sep. 2025.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Descargas

Publicado

08-09-2025

Evento

Sección

Energía: transición, eficiencia y seguridad
Estadísticas de artículo
Vistas de resúmenes
Vistas de PDF
Descargas de PDF
Vistas de HTML
Otras vistas
QR Code
Crossref Cited-by logo