REVISTA
JUVENTUD Y CIENCIA SOLIDARIA:
En el camino de la investigación
Análisis de la efectividad de los
aditivos en el combustible
Adrián Steven Quezada Cordero, Daniel Felipe Neira Alvarado, José David Arias
Faicán, Christian Adrián Moscoso Sarmiento, Bryan Fabricio Quito León
Adrián Steven Quezada Cordero
,
tengo 17 años. Estudio en la Unidad Ed-
ucativa Técnico Salesiano en la especialidad
de automotriz. Mis hobbies son jugar ecua
vóley y escuchar música. En un futuro me
gusta gustaría seguir ingeniería automotriz.
Daniel Felipe Neira Alvarado
, es-
tudio la especialidad de automotriz en la
Unidad Educativa Técnico Salesiano. Me
gusta mucho practicar todo tipo de deportes,
mis hobbies son jugar videojuegos y fútbol
con mis amigos.
José David Arias Faicán
, tengo 17
años y estudio en la Unidad Educativa
Técnico Salesiano en la especialidad de
Electromecánica Automotriz y esta área es
una de mis grandes pasiones, me fascinan
los autos y comprender mucho más de su
funcionamiento y lo único que puedo decir
es que esta carrera es sensacional.
Christian Adrián Moscoso Sarmiento
,
estudio en la Unidad Educativa Técnico Sale-
siano en la especialidad de Electromecánica
Automotriz. Mis hobbies son practicar la
guitarra y jugar fútbol.
Bryan Fabricio Quito León
, tengo
16 años y estudio en la Unidad Educativa
Técnico Salesiano en la especialidad de
Electromecánica Automotriz. Me gusta el
fútbol y escuchar música.
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24 Juventud y Ciencia Solidaria
Resumen
Este documento presenta la investigación orientada al
tema de reducir emisiones contaminantes mediante el
uso de aditivos y su efectividad, para comprobar su
calidad y garantía respecto a los parámetros indicados
por el fabricante, se efectuaron varios procesos para
ambientarnos e introducirnos al tema de emisiones
contaminantes, revisando elementos como la sonda
lambda y el catalizador, todo esto para desarrollar una
investigación completa al mismo tiempo que amplia-
mos nuestro conocimiento en cuanto al diagnóstico
del sistema automotriz se refiere y consecuentemente
lo plasmamos en prácticas y ahora en este artículo
científico.
Para realizar las pruebas se utilizó un analizador de
emisiones contaminantes AGS-688, el cual nos indica
los valores de cada uno de los gases característicos en
un motor a gasolina, se tomaron 43 muestras con el
analizador, 11 muestras en el vehículo en estado inicial,
11 muestras con el uso del aditivo A y 11 muestras
con el uso del aditivo B. Todas las muestras fueron
tomadas de manera aleatoria al colocar la mezcla de
combustible-aditivo en el tanque de combustible, cada
aditivo fue mezclado en un envase que contenía 10
litros de combustible “ECOPAÍS”, luego se colocó la
mezcla en el tanque de combustible, se enciende el
vehículo durante un lapso de 10 minutos para que
la mezcla combustible-aditivo recorra todo el sistema
de alimentación. Finalmente, se analiza la variación
en la emisión de gases contaminantes con la ayuda
del programa Minitab 17 utilizando la herramienta de
estadística el análisis de varianza “ANOVA”.
Palabras clave:
Aditivo, emisiones contaminantes,
analizador de gases, análisis de varianza (ANOVA),
Minitab 17
Explicación del tema
El vehículo de marca Toyota Tercel del año 1992, con-
sta de 4 cilindros en línea y un cilindraje de 1300
centímetros cúbicos.
Figura 1. Vehículo en el cual se realizaron las pruebas.
Fuente: Autores
Conceptos utilizados
• Aditivo
Son compuestos formulados para mejorar la calidad
y la eficiencia del combustible o del aceite y, por lo
tanto, para beneficiar al motor y todos sus compo-
nentes [1].
• Emisiones contaminantes
La combustión de carburantes (carbón y derivados
del petróleo) para producir energía provoca la emisión
de gases contaminantes como el dióxido de carbono
(
CO
2
). La presencia de estos gases en la atmósfera
favorece el efecto invernadero y, por tanto, el calen-
tamiento global de la Tierra [2].
• Analizador de gases
Es un instrumento utilizado para medir, en el es-
cape de un coche, la cantidad de monóxido de carbono
y otros gases, causados por una combustión incorrecta.
La medida del coeficiente lambda es la más común [3].
• Análisis de varianza
“ANOVA” por sus siglas en inglés, Analysis Of
Variance, es una colección de modelos estadísticos y
sus procedimientos asociados, en el cual la varianza
está particionada en ciertos componentes debidos a
diferentes variables explicativas.
Hipótesis nula
H
0
: µ
i
= µ
j
(1)
Hipótesis alternativa
H
A
: µ
i
6= µ
j
(2)
En el camino de la investigación 25
Si el valor p es menor que el valor alpha se rechaza
la hipótesis nula [4].
• Minitab 17
Es un programa de computadora diseñado para
ejecutar funciones estadísticas básicas y avanzadas.
Combina lo amigable del uso de Microsoft Excel con
la capacidad de ejecución de análisis estadísticos [5].
Desarrollo
Inicialmente se realizó la toma de las primeras 11 mues-
tras en las condiciones iniciales en las que se encontraba
el vehículo como se indica en la Tabla 1, obteniendo
de esta manera los datos de la emisión de gases con-
taminantes previo a la utilización de los aditivos más
comerciales respecto a la disminución de emisiones
para su posterior prueba de efectividad.
Tabla 1.
Muestras con el vehículo en condiciones iniciales
CO(%) HC CO
2
(%) O
2
(%) LAMBDA
0,63 211 11,4 3,8 1,186
0,38 219 11,5 3,93 1,205
0,52 203 10,9 4,48 1,242
0,54 185 11,7 3,34 1,162
0,54 194 11,7 3,39 1,164
0,63 199 12,2 2,86 1,125
0,48 209 12,2 2,97 1,137
0,57 186 12,3 2,78 1,123
0,58 214 12,3 2,77 1,12
0,42 203 12,4 2,77 1,127
0,59 208 12,4 2,61 1,111
Fuente: Autores.
Una vez realizada la toma de las muestras iniciales,
se procede al vaciado del tanque de combustible, para el
cual se retira el tapón de vaciado con la utilización de una
llave Racher y un dado 17 mm. Todo el combustible se
deposita en un envase plástico para posteriormente realizar
la mezcla con el aditivo A, en 10 litros de combustible se
pone todo el frasco de aditivo, se sacude con el objetivo
de que todo el combustible se mezcle con el aditivo. Se
instala el tapón nuevamente en el tanque de combustible y
por último se coloca la mezcla combustible-aditivo con la
utilización de un embudo para que no exista derrames.
Figura 2. Mezcla y adición del aditivo.
Fuente: Autores
Una vez terminado el proceso anterior se enciende el
vehículo por un periodo de tiempo de 10 minutos con el
fin de que la mezcla combustible-aditivo recorra todo el
sistema de alimentación, para luego realizar la toma de las
siguientes 11 muestras que se indican en la Tabla 2.
Tabla 2. Datos de las emisiones con el uso del aditivo A
CO(%) HC CO
2
(%) O
2
(%) LAMBDA
0,28 404 11,9 3,83 1,187
0,19 479 11,2 4,66 1,219
0,53 524 11,3 4,12 1,293
0,86 571 11,5 3,88 1,158
0,66 398 11,8 3,72 1,164
0,39 309 12,2 3,32 1,155
0,34 271 12,3 3,12 1,147
0,42 262 12,4 2,98 1,138
0,4 331 12,3 3,34 1,151
0,47 286 12,4 2,98 1,132
0,45 284 12,3 3,13 1,142
Fuente: Autores.
Figura 3.
Datos que se obtienen del analizador de gases.
Fuente: Autores
Una vez realizada la toma de las 11 muestras en el
analizador de gases con la utilización del aditivo A en el
combustible, se procede de igual manera con el vaciado
del combustible en otro envase que contiene 10 litros de
gasolina ECOPAÍS, se realiza la mezcla con el aditivo B,
se lleva a cabo todo el procedimiento anterior nuevamente
y por último se toman las 11 muestras que se indican en la
Tabla 3 para su posterior análisis en Minitab 17.
26 Juventud y Ciencia Solidaria
Figura 4.
Colocación de la mezcla combustible-aditivo B.
Fuente: Autores
Tabla 3. Datos de las emisiones con el uso del aditivo B
CO(%) HC CO
2
(%) O
2
(%) LAMBDA
0,3 616 11,7 4,2 1,198
0,32 493 11,7 4 1,193
0,23 446 11,8 4,13 1,206
0,32 578 11,8 4,05 1,191
0,26 468 11,9 3,92 1,19
0,27 486 11,9 3,95 1,195
0,28 442 12,1 3,67 1,173
0,35 534 11,9 3,95 1,183
0,32 429 12,1 3,71 1,174
0,27 391 12,2 3,57 1,17
0,32 388 12,1 3,66 1,174
Fuente: Autores.
Figura 5. Datos del analizador con el uso del aditivo B.
Fuente: Autores
Terminado todo el proceso de toma de datos se procede
a exportar a Minitab 17 las tablas realizadas en Excel para
analizar cada uno de los gases con la utilización del análisis
de varianza “ANOVA”. Los requisitos para poder utilizar
dicha herramienta son las siguientes:
• Normalidad
• Igualdad de varianzas
• Datos aleatorios
• Poblaciones independientes
Análisis del CO
En la Tabla 4 se muestran los datos de CO en todas las
condiciones que se tomaron las muestras, luego se exportó
a Minitab 17 para realizar el análisis ANOVA y así com-
probar su efectividad, calidad y garantía respecto a los
parámetros indicados por el fabricante.
Tabla 4. Datos de las emisiones con el uso del aditivo B
VCI ADITIVO A ADITIVO B
0,63 0,28 0,3
0,38 0,19 0,32
0,52 0,53 0,23
0,54 0,86 0,32
0,54 0,66 0,26
0,63 0,39 0,27
0,48 0,34 0,28
0,57 0,42 0,35
0,58 0,4 0,32
0,42 0,47 0,27
0,59 0,45 0,32
Fuente: Autores.
Todas las muestras tomadas para la investigación de
antemano cumplen los dos requisitos finales ya que los
datos son tomados de manera aleatoria y de poblaciones
independientes.
• Primero se exportaron los datos a Minitab 17.
•
Se verifican los dos primeros requisitos para poder
utilizar la herramienta estadística “ANOVA”.
En el camino de la investigación 27
Figura 6.
Comprobación de los dos primeros requisitos
para ANOVA del CO
Fuente: Autores.
Como se puede apreciar en las Figura 6 se presenta las
gráficas de residuos para VCI de los dos aditivos utilizados
para la investigación. Y en la Figura 7 permite observar la
gráfica de intervalos de VCI del primer aditivo, presentando
el comportamiento de la media de cada valor obtenido.
Figura 7. Comportamiento de las medias de CO
Fuente: Autores.
Por último obtenemos el análisis de varianza “ANOVA”,
como se puede apreciar en la Tabla 5, qué nos permite la
comprobación de las hipótesis.
Tabla 5. ANOVA del CO
Fuente GL SC Ajust. MC Ajust. Valor F Valor p
Factor 2 0,3280 0,16400 11,98 0,000
Error 30 0,4118 0,01373
Total 32 0,7398
Fuente: Autores.
Para el análisis de los siguientes gases contaminantes
se realiza el mismo procedimiento descrito anteriormente
en el análisis del CO.
Análisis del HC
Tabla 6. Datos del HC en todas las condiciones.
Fuente Autores
VCI ADITIVO A ADITIVO B
211 404 616
219 479 493
203 524 446
185 571 578
194 398 468
199 309 486
209 271 442
186 262 534
214 331 429
203 286 391
208 284 388
Figura 8.
Comprobación de los dos primeros requisitos
para el HC
Fuente: Autores.
28 Juventud y Ciencia Solidaria
Figura 9. Comportamiento de las medias del HC
Fuente: Autores.
Tabla 7. ANOVA del HC
Fuente GL SC Ajust. MC Ajust. Valor F Valor p
Factor 2 428280 214140 37,14 0,000
Error 30 173034 5768
Total 32 601314
Fuente: Autores.
Análisis del CO
2
Tabla 8. Datos del CO
2
en todas las condiciones
VCI ADITIVO A ADITIVO B
11,4 11,9 11,7
11,5 11,2 11,7
10,9 11,3 11,8
11,7 11,5 11,8
11,7 11,8 11,9
12,2 12,2 11,9
12,2 12,3 12,1
12,3 12,4 11,9
12,3 12,3 12,1
12,4 12,4 12,2
12,4 12,3 12,1
Fuente: Autores.
En el camino de la investigación 29
Figura 10. Comprobación de los dos primeros requisitos del CO
2
Fuente: Autores.
Figura 11. Comportamiento de las medias del CO
2
Fuente: Autores.
Tabla 9. ANOVA del CO
2
Fuente GL SC Ajust. MC Ajust. Valor F Valor p
Factor 2 0,01697 0,008485 0,05 0,949
Error 30 4,83636 0,161212
Total 32 4,85333
Fuente: Autores.
Análisis de resultados
Se obtiene como resultados los incrementos o decrementos
de los gases de escape según los aditivos utilizados, con-
siguiendo los siguientes porcentajes: para el CO el valor de
p es menor que el valor alpha, se rechaza la hipótesis nula
y se adopta la hipótesis alternativa ya que con el aditivo
A decrementó un 17,61 % y con el aditivo B decrementó
un 81,49 %. Para el HC el valor de p es menor que el valor
alpha se rechaza la hipótesis nula y se adopta la hipótesis
alternativa ya que con el aditivo A incrementó un 45,84 %
y con el aditivo B un 57,67 % y por último para el
CO
2
el valor de p es superior al valor de alpha no se rechaza
la hipótesis nula por lo que las medias entre las diferentes
muestras no tienen una variación importante entre ellas.
30 Juventud y Ciencia Solidaria
Tabla 10. Análisis de resultados
Aditivo CO HC CO
2
A decrementa un 17,61 % incrementa un 45,85 % sin variación
B decrementa un 81,49 % incrementa un 57,67 % sin variación
Fuente: Autores.
Conclusiones
Podemos concluir que los aditivos ayudan a disminuir el
CO contenido en los gases contaminantes, sin embargo,
como un efecto secundario produce el incremento del HC,
lo cual no es beneficioso para el medio ambiente, en este
sentido el aditivo B brinda mayores prestaciones que el
aditivo A en cuanto a la disminución del CO. Por otro
lado, de forma general ninguno de los dos aditivos ayuda
significativamente a la disminución de contaminantes al
ambiente.
Agradecimientos
Agradecemos a todas las personas que nos apoyaron en
este proyecto, a nuestros tutores los señores Jorge Caja-
marca, William Ortiz y Bryan Serrano, quienes invirtieron
su tiempo para darnos las pautas necesarias para culminar
este proyecto satisfactoriamente. Además, agradecemos a
las personas que hicieron posible el desarrollo del mismo ya
que sin su apoyo y gestión no se hubiera podido desarrol-
lar este proyecto de investigación. A los ingenieros Néstor
Rivera, Fabricio Espinoza y Fernando Moncayo quienes se
encargaron de vínculo entre la Unidad Educativa Técnico
Salesiano y la Universidad Politécnica Salesiana.
Referencias
[1] Bardahl, «Aditivos ¿Cómo funcionan?,» 2020. [En línea].
Disponible en. https://www.bardahl.com.mx/aditivos-
como-funcionan/ [Último acceso: 3 febrero 2020].
[2] «Emisiones de gases contaminantes,» 2020. [En línea].
Disponible en. https://canaltic.com/blog/html/exe/ener
gias/emisiones-de-gases-contaminantes.html. [Último
acceso: 3 febrero 2020].
[3] Wikipedia, «Analizador de gases de escape,» 2020.
[En línea]. Disponible en. https://es.wikipedia.org/wiki/
Analizador-de-gases-de-escape. [Último acceso: 3
febrero 2020].
[4] H. Gutiérrez Pulido y R. Vara Salazar, «Análisis y
diseño de experimentos,» México: McGraw-Hill, 2008.
[5] Wikipedia, «Minitab,» 2020. [En línea]. Disponible en.
https://es.wikipedia.org/wiki/Minitab. [Último acceso:
18 febrero 2020].
