Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
RENDIMIENTO DE UN MOTOR ALIMENTADO CON BIOGÁS PRODUCIDO  
A PARTIR DE EXCRETAS DE GANADO BOVINO  
PERFORMANCE OF A MOTOR SUPPLIED WITH BIOGAS PRODUCED  
FROM EXCRETS OF CATTLE  
Luis Esteban Mendoza Mendoza  
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López. Calceta – Ecuador.  
lmendoza_5@hotmail.com  
Daniel Alejandro Zambrano Vera  
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López. Calceta – Ecuador.  
d.a.z.v.95@hotmail.com  
Joffre Alberto Andrade Candell  
Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí Manuel Félix López. Calceta – Ecuador.  
joffrecan@gmail.com  
RESUMEN  
Esta investigación presenta la evaluación del rendimiento de un motor de combustión  
interna alimentado con biogás, producido a partir de excretas de ganado bovino; en  
comparación con el combustible convencional (gasolina). Se utilizó el método  
cuantitativo nivel experimental con un diseño bifactorial con tres repeticiones. La unidad  
experimental estuvo compuesta por el proceso de funcionamiento del motor para  
alimentar 20 focos de 110 Watt con luminarias encendidas o apagadas hasta agotar el  
3
3
combustible (biogás= 0,2943 m , gasolina= 0,00051 m ). El rendimiento del motor fue  
evaluado a partir de tres indicadores: tiempo de encendido (segundos), temperatura del  
motor (°C) y ruido (dBA). Se determinaron diferencias significativas mediante la prueba  
de Tukey; a los datos normalmente distribuidos se les realizó el análisis ANOVA donde  
se establecieron diferencias significativas con la prueba de Duncan. El biogás utilizado  
3
3
fue generado con una mezcla de 0,0885 m de agua+0,0708 m de excretas de ganado  
3
bovino+0,0177 m de higuerilla. El motor presentó menores valores de ruido con la  
utilización del biogás y las luminarias encendidas (64,93 dBA), el mayor tiempo de  
Información del manuscrito:  
Fecha de recepción: 14 de mayo de 2020  
Fecha de aceptación: 08 de julio de 2020  
Fecha de publicación: 09 de julio de 2020  
37  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
encendido y temperatura del motor lo presentó la gasolina con 892,5 segundos y 158,43°C  
respectivamente; el menor tiempo de encendido (36,17 segundos) y temperatura (84,15  
°
C) lo presentó el biogás. El rendimiento del motor representó que por los 892,5 segundos  
3
de tiempo de encendido con gasolina se obtuvo un costo 0,20 ctvs/m y a su vez con el  
biogás por los 29 segundos que se mantuvo el motor encendido se obtuvo un costo $  
00 3  
00, /m .  
2
Palabras clave: Biodigestor, gasificador, sonómetro, manómetro.  
ABSTRACT  
This research presents the performance evaluation of an internal combustion engine  
fueled with biogas, produced from excreta of cattle compared to conventional fuel  
(gasoline). We used the experimental level quantitative method with a bifactorial design  
with three replicates. The experimental unit consisted of the operation of the engine to  
power 20 bulbs of 110 watt with luminaires on or off until the fuel was exhausted (biogas=  
3 3  
.2943 m , gasoline= 0.00051 m ). The engine performance was evaluated from three  
0
indicators: ignition time (seconds), engine temperature (°C) and noise (dBA). Significant  
differences were determined using the Tukey test; the normally distributed data were  
analyzed by ANOVA where significant differences were established with the Duncan  
3
3
test. The biogas used was generated with a mixture of 0.0885 m of water + 0.0708 m of  
3
bovine excreta + 0.0177 m of higuerilla. The engine presented the lowest noise values  
with the use of biogas and the lights on (64.93 dBA), the longest ignition and engine  
temperature was presented by gasoline with 892.5 seconds and 158.43 °C respectively;  
The lowest time of ignition (36.17 seconds) and temperature (84.15 °C) was presented by  
the biogas. The performance of the engine represents that for the 892.5 seconds of ignition  
3
time with gasoline was spent 0.20 cents/m and in turn with biogas for the 29 seconds that  
kept the engine on it spent $ 200/m3.  
Keywords: Biodigester, gasifier, sound level meter, pressure gauge.  
INTRODUCCIÓN  
En el Ecuador existen varias familias que cuentan con la producción de ganado vacuno,  
mediante estos tienen ingresos económicos que sustentan gastos de la canasta diaria, sin  
embargo, la explotación de este recurso perjudica al ambiente, debido a que los residuos  
que en ellos generan, además producen gases de efectos invernaderos que son emitidos a  
38  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
la atmósfera que perjudican a los ecosistemas. Ku et al., (2012) mencionan que la  
ganadería contribuye significativamente a acelerar el cambio climático, principalmente a  
4
través de la emisión de gases de efecto invernadero (GEI), tales como: el metano (CH )  
y el bióxido de carbono (CO ).  
2
En la provincia de Manabí son producidos muchos residuos orgánicos provocados por la  
producción del ganado vacuno, en este caso el estiércol que contamina al ambiente  
afectando al recurso hídrico, recurso suelo, alterando su composición y en la parte  
atmosférica es uno de los principales causantes del efecto invernadero al producir gas  
4
metano (CH ). Según la FAO (2006) expresa que gran parte del problema se da a causa  
de la ampliación de los pastizales y de las tierras agrícolas destinadas a la producción de  
forrajes, y genera un volumen todavía mayor de emisiones de otros gases que tienen más  
potencial de calentar la atmósfera: hasta un 37% del metano antropogénico, casi todo  
procedente de la fermentación entérica de los rumiantes, y el 65% del óxido nitroso  
antropogénico, la mayor parte procedente del estiércol.  
El sitio La Pavita perteneciente a la parroquia Quiroga ubicada en el cantón Bolívar,  
cuenta con grandes residuos de estiércol los cuales no son aprovechados de una manera  
apropiada para su beneficio, y estos están expuestos al aire libre sin ningún  
aprovechamiento, al encontrarse situados en el suelo afectan de manera directa al mismo,  
y al interactuar con el sol estos hacen que acelere el proceso del efecto invernadero  
4
produciendo metano (CH ), además que produzca contaminación en los cuerpos de agua  
cercanos, haciendo que la contaminación ambiental se propague de manera rápida.  
Arango et al., (2014) afirma que el uso del biogás se justifica principalmente por la  
reducción de emisiones de gases de efecto de invernadero al medio ambiente, mediante  
la degradación confinada de residuos orgánicos y la captación controlada de productos  
como el metano, con efecto de invernadero 21 veces mayor al CO  
biomasas agrícolas, que fueron absorvedoras de CO durante su crecimiento (plantas),  
para la producción de biogases sustitutos de los combustibles fósiles, que durante la  
combustión restituyen al ambiente el CO absorbido por las biomasas generando un  
2
; o mediante el uso de  
2
2
impacto neto leve o nulo sobre la concentración de este contaminante efecto de  
invernadero en el ambiente.  
Para Gonzáles, los motores reciprocantes, o a pistón, son la más común y técnicamente  
madura de las tecnologías empleadas en las FED, son también denominados motores de  
39  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
combustión interna (MCI, en ingles IC: internal combustión). Los MCI pueden ser  
clasificados como alta velocidad, media y baja velocidad. Los primeros operan a 1200-  
3
600 rpm, generando la mayor salida por unidad de desplazamiento y posee el más bajo  
costo capital, pero exhiben la menor eficiencia. Estos últimos pueden ser diseñados para  
quemar combustibles de baja calidad y son prácticos si hay un gran precio diferencial  
entre aceite pesado y gas natural, no poseen restricciones ambientales. Los motores  
reciprocantes están comercialmente disponibles en potencias en un rango de 0,5kW a 6,5  
MW pudiendo ser usados en una variedad de aplicaciones, debido a su pequeño tamaño,  
bajo costo por unidad, y su salida térmica usable. Ellos ofrecen una fácil instalación,  
proveen confiabilidad y una muy buena característica de seguimiento de la carga, además  
de la posibilidad de recuperación del calor.  
Para Lapuerta et al., (2006) la disminución de la presión y la temperatura atmosférica  
afecta la densidad del aire y su composición. Las variaciones de la densidad afectan a las  
prestaciones de los motores de combustión interna alternativos, ya que estos tienen  
sistemas de alimentación volumétricos, provocando una disminución de la presión en el  
cilindro a lo largo de todo el ciclo termodinámico y, por tanto, del rendimiento indicado.  
Este efecto es mayor en motores de aspiración natural que en turboalimentados. Además,  
la densidad y concentración de oxígeno afectan a los fenómenos locales que intervienen  
en la combustión y en la formación de contaminantes.  
Este trabajo presenta un análisis del rendimiento de un motor de combustión interna con  
gasolina y biogás proveniente de las excretas de ganado bovino.  
MATERIALES Y MÉTODOS  
Esta investigación se ejecutó en el Vivero de la carrera de Ingeniería Ambiental de la  
ESPAM- MFL. Se determinaron las diferencias estadísticamente significativas de los  
parámetros analizados entre un motor alimentado por gasolina y otro por biogás  
producido a partir del aprovechamiento de excretas, y de esta forma se definió el  
rendimiento del mismo con los dos combustibles anteriormente mencionados.  
Se establecieron tres fases las que indican el procedimiento para obtener los resultados de  
manera exitosa. La primera fase consistió en obtener biogás a partir de las excretas  
producidas por el ganado bovino. Se realizó la construcción del biodigestor tipo metálico  
en forma cilíndrica con un volumen estimado de 220 litros, el cual tendrá como principal  
componente un barril metálico adecuado con tuberías de acero galvanizados, codos,  
40  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
mangueras, válvulas, etc. Todos estos materiales fueron debidamente adaptados al barril  
para la que funcione correctamente.  
En la segunda actividad se procedió a la recolección de estiércol de ganado bovino en  
donde se utilizaron palas y sacos, teniendo en cuenta que la cantidad de estiércol  
recolectada y agua se estimó de acuerdo al volumen del barril metálico.  
Se procedió a realizar la preparación de la mezcla usando las excretas de ganado bovino  
y agua, la misma tuvo una relación 3:1, por cada 1 parte de estiércol se colocará 3 partes  
de agua y se añadirá higuerilla para aumentar el potencial de hidrógeno, estas cantidades  
se establecieron de acuerdo al volumen del biodigestor en el cual se debía ocupar un 80%  
de este para la mezcla y un 20% para la generación del gas el cual fue llevado por una  
tubería hacia el gasificado. Además, se realizó la adecuación del motor mecánico de  
cuatro tiempos e instalación del sistema de alimentación del combustible. Para la  
adaptación del motor de gasolina de cuatro tiempos se elaboró una pieza que permitiera  
la introducción de una mezcla de biogás y el paso del aire al cilindro del motor, para lo  
cual se utilizaron materiales de PVC como: tubo de entrada de biogás, válvula de  
admisión de aire, tubo de entrada de aire, válvula de admisión de biogás, entrada al motor  
de la mezcla aire-biogás.  
Para el encendido del motor se realizó la adecuación al motor y la instalación del sistema  
de alimentación del combustible; el motor se encendió con gasolina y posteriormente se  
dio paso al biogás para que este trabaje a base del mismo.  
Para calcular el rendimiento producido en el motor se tomó en cuenta el tiempo de  
3
3
encendido del motor tanto con gasolina (0,00051 m ) como con biogás (0,2943 m )  
mediante el uso de un cronómetro, utilizando la energía producida para alimentar 20  
unidades de focos colocados en una valla metálica con cada combustible.  
También se realizó la medición de temperatura del motor mediante el uso de una pistola  
láser, mientras este estaba alimentado con biogás y gasolina respectivamente; dicha  
pistola se colocó de modo que ocupara toda el área donde se encontraba el motor para  
que pudiera leerlo correctamente.  
Para la medición del ruido producido por el motor se utilizó un sonómetro, el cual se lo  
ubicó apuntando hacia la fuente y girándolo en ángulo de 45º, cada 15 segundos, por un  
tiempo mayor a 5 minutos.  
41  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
RESULTADOS Y DISCUSIÓN  
3
Para la obtención del biogás se procedió a construir un digestor metálico de 0,22 m de  
volumen al cual se le acopló tuberías de PVC para llevar el gas hacia un gasificador de  
3 3  
,5 m de PVC, dentro del digestor se introdujo una mezcla de 0,178 m de volumen que  
0
es el 80% del volumen del digestor, el 20% restante quedó libre para la generación del  
gas; la mencionada mezcla tuvo un 50% de agua, 40% de excretas y 10% de higuerilla.  
Esto se asemeja a lo estipulado por Acuña (2015) en donde menciona que para determinar  
la carga inicial se debe calcular el volumen de la mezcla el cual debe entrar al barril,  
tomando en cuenta que debe ingresar solamente un 75% de la capacidad del biodigestor,  
pues el 25% restante de la capacidad de la membrana queda como espacio libre para la  
formación de biogás.  
Cuadro 1. Componentes de la mezcla  
Componentes de  
la mezcla  
Porcentaje de  
mezcla  
%
Volumen de  
mezcla  
(m3)  
Agua  
50  
0,089  
Excretas  
Higuerilla  
40  
10  
0,0712  
0,0178  
De acuerdo a Budiyono (2010) y Abudakar e Ismail (2012) mencionados por Colos  
2015) se debe de considerar un rango de 4 a 12 días para el inicio de la producción del  
(
biogás en condiciones anaerobias, esto debido al crecimiento exponencial de las bacterias  
metanógenas, y al proceso por el cual debe pasar la materia orgánica para que esta pueda  
degradarse. Por esta razón se puede observar en el cuadro 2 que los primeros 5 días no  
existe producción de gas por cuanto en este tiempo estaba pasando por la fase de  
hidrólisis, acidogénica, acetogénica y metanogénica.  
Cuadro 2. Producción de biogás  
Presió  
n
PSI  
Presión  
Absoluta  
Pa  
Temperatur Temperatur Volume  
Mas  
a
Kg  
0,00  
0
Día  
s
Presión  
Pa  
Masa  
mol  
a
a
n
ºC  
°K  
m3  
1
01300,0  
1
2
0
0
0,00  
0,00  
25,1  
25,3  
298,25  
298,45  
0,5  
0,5  
0,000  
0,000  
0
1
01300,0  
0
0,00  
0
42  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
1
1
1
01300,0  
0,00  
0
0,00  
0
0,00  
0
3
4
5
6
7
8
9
0
0
0,00  
0,00  
0,00  
25,1  
26,2  
26,5  
28,7  
29,4  
29,5  
30,2  
29,7  
29,7  
29,8  
30,3  
30,4  
30,4  
30,4  
30,6  
30,7  
31,4  
31,4  
31,4  
31,4  
32,5  
32,5  
32,5  
32,4  
32,4  
298,25  
299,35  
299,65  
301,85  
302,55  
302,65  
303,35  
302,85  
302,85  
302,95  
303,45  
303,55  
303,55  
303,55  
303,75  
303,85  
304,55  
304,55  
304,55  
304,55  
305,65  
305,65  
305,65  
305,55  
305,55  
0,5  
0,5  
0,000  
0,000  
0,000  
0
01300,0  
0
01300,0  
0
0
0,5  
1
1
1
1
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
0342,1 111642,1  
22,24 0,35  
1,5  
1,7  
2
0,5  
4
4
2
7
1721,0 113021,0  
22,46 0,36  
0,5001  
0,5001  
0,5001  
0,5002  
0,5003  
0,504  
0,507  
0,51  
9
9
9
0
3789,5 115089,5  
22,87 0,36  
1
1
3
7
0342,1 111642,1  
22,13 0,35  
1,5  
2
4
4
6
5
3789,5 115089,5  
22,86 0,36  
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
1
1
2
7
4478,9 115778,9  
23,00 0,36  
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2,1  
3
9
9
4
9
0684,2 121984,2  
24,40 0,39  
7
7
8
2
7236,8 118536,8  
23,82 0,38  
2,5  
2,9  
2,5  
2,1  
2
9
9
0
2
9994,8 121294,8  
24,51 0,39  
0
0
0
3
7236,8 118536,8  
24,04 0,38  
0,512  
0,522  
0,534  
0,548  
0,551  
0,565  
0,567  
0,569  
0,57  
9
9
7
6
4478,9 115778,9  
23,94 0,38  
9
9
6
4
3789,5 115089,5  
24,33 0,39  
1
1
5
0
3100,0 114400,0  
24,81 0,39  
1,9  
1,5  
2,9  
2
4
4
5
8
0342,1 111642,1  
24,29 0,39  
4
4
3
0
9994,8 121294,8  
27,06 0,43  
0
0
4
4
3789,5 115089,5  
25,77 0,41  
1
1
1
3
9994,8 121294,8  
27,25 0,43  
2,9  
2,5  
3
0
0
6
7
7236,8 118536,8  
26,58 0,42  
9
9
7
6
0684,2 121984,2  
27,50 0,44  
0,573  
0,578  
0,581  
0,582  
7
7
4
1
0684,2 121984,2  
27,74 0,44  
3
7
7
4
5
0684,2 121984,2  
27,89 0,44  
3
7
7
7
7
0684,2 121984,2  
27,94 0,44  
3
7
7
5
8
43  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
1
1
1
1
7926,3 119226,3  
27,53 0,44  
2
2
3
3
8
9
0
1
2,6  
2,6  
2,5  
2,5  
31,5  
31,5  
31,5  
31,5  
304,65  
304,65  
304,65  
304,65  
0,585  
0,588  
7
7
5
2
7926,3 119226,3  
27,67 0,44  
7
7
7
4
7236,8 118536,8  
27,52 0,44  
0,5882  
0,5886  
9
9
6
2
7236,8 118536,8  
27,54 0,44  
9
9
5
2
El cuadro 3 muestra la producción final del biogás, donde se obtuvo como resultados una  
3
masa total un 0,431 Kg; un volumen de 0,588 m ; una temperatura promedio de 303,211  
°
K; y, una presión absoluta de 115,02279 Kpa.  
Cuadro 3. Producción final del biogás  
Presión  
Absoluta  
Promedio (Kpa)  
Temperatura  
Promedio  
(°K)  
Volumen  
Total (m3)  
Masa Total  
(Kg)  
1
15,02279  
303,2112903  
0,5886  
0,431  
El cuadro 4 muestra los resultados obtenidos de la medición del ruido, temperatura del  
motor y tiempo de encendido usando como combustible gasolina y biogás, tanto con las  
luminarias encendidas como apagadas. A simple vista se puede observar una diferencia  
en la medición del parámetro con el uso de los dos combustibles, lo que supone una  
ventaja de uno de los combustibles frente a un contaminante como lo es el ruido, en él no  
se presentan valores límites para generadores eléctricos, sin embargo, se tomará como  
3
referencia los límites permisibles estipulados para motocicletas de hasta 200 cm el cual  
tiene como nivel de presión sonora (NPS) máxima 80 dBA, con lo cual se discute que el  
ruido generado por el motor usando biogás, presenta menores NPS frente a la gasolina.  
Cuadro 4. Resumen de los datos del ANOVA en el ruido de las variables de gasolina y  
biogás  
Tipo de  
combustible  
Estado de  
las  
Ruido  
(dBA)  
Temperatura  
(°C)  
Tiempo de  
encendido (sg) de variación  
Coeficiente  
luminarias  
Apagado  
Biogás  
69,20 ±  
86,55 ± 1,50  
46,00 ± 8,72  
1,06  
1
,06  
44  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
Biogás  
Encendido  
Apagado  
64,93 ±  
,68  
83,50 ±  
,12  
88,47 ±  
,50  
81,74 ± 1,56  
142,53 ± 2,50 886,67 ± 32,15  
174,33 ± 4,04 898,33 ± 7,64  
26,33 ± 3,21  
2,58  
3,74  
3,96  
1
Gasolina  
Gasolina  
3
Encendido  
3
Para el análisis estadístico de los datos se realizó el análisis de la normalidad de los datos  
mediante la prueba de Sharpiro-Wills (cuadro 5), que para el 5% de significancia, indicó  
que los datos de temperatura y tiempo de encendido no poseen una distribución normal  
(valor de p es menor a 0,05), por lo que se realizó un análisis de varianza no paramétrica  
Kruskal-Wallis y se determinaron diferencias significativas mediante la prueba de Tukey.  
Cuadro 5. Prueba de normalidad de Sharpiro-Wills  
Variable  
Temperatura (°c)  
Tiempo De Encendido (sg)  
Ruido (dba)  
N
Media  
D. E.  
40,63  
447,52  
10,4  
W*  
P (unilateral. D)  
0,0022  
12 121,29  
12 464,33  
12  
0,77  
0,63  
0,85  
<0,0001  
76,53  
0,065  
El cuadro 6 muestra el análisis de la varianza (ANOVA) de las mediciones obtenidas de  
ruido con gasolina y gas respectivamente, mismo que detalla la existencia de diferencias  
significativas entre los tratamientos y el tipo de combustible aplicado mas no entre el  
estado de las lámparas (encendido o apagado).  
Cuadro 6. Detalles del resultado de ANOVA (ruido)  
Factor de variación  
SC  
gl  
3
1
1
1
8
CM  
379,28  
0,37  
F
p-valor  
58,49 <0,0001  
0,06 0,8178  
Modelo.  
Estado  
1137,83  
0,37  
Tipo de combustible  
1073,52  
63,94  
51,87  
1073,52 165,56 <0,0001  
Estado*tipo de combustible.  
63,94  
6,48  
9,86  
0,0138  
Error  
Total  
1189,7 11  
45  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
De acuerdo al análisis de Duncan (cuadro 7), el biogás produce menos ruido que la  
gasolina, siendo que la gasolina presenta 85,98 dBA y el biogás 67,07 dBA.  
Cuadro 7. Prueba de Duncan al 0,5% de significancia del ruido para el tipo de  
combustible.  
Tipo de combustible  
Biogás  
Medias  
67,07 A  
85,98 B  
Gasolina  
De acuerdo a la prueba de Duncan (cuadro 8) el motor presentó los menores valores de  
ruido con la utilización del biogás y las luminarias encendidas (64,93 dBA) y el mayor  
nivel con la utilización de gasolina y las luminarias encendidas.  
Cuadro 8. Prueba de Duncan al 0,5% de significancia del ruido para los tratamientos.  
Estado de las luminarias Tipo de combustible Ruido (dBA)  
Encendido  
Apagado  
Apagado  
Encendido  
Biogás  
64,93 A  
69,20 A  
83,50 B  
88,47 C  
Biogás  
Gasolina  
Gasolina  
La prueba de Tukey (cuadro 9) detalla que el tratamiento que presentó el menor tiempo  
de encendido fue el Biogás con las iluminarias funcionando (26,33 sg) y el que presentó  
el mayor fue la gasolina con las iluminarias encendidas (898,33 sg). En cuanto a la  
temperatura del motor el tratamiento que presentó un valor menor fue el biogás con las  
iluminarias encendidas (86,55 dBA) y el que presentó un mayor valor fue la gasolina con  
las luces en el mismo estado (174,33 dBA).  
Cuadro 9. Prueba de Tukey al 0,5% de significancia de los tratamientos  
Tratamientos  
Biogás: Encendido  
Biogás: Apagado  
Temperatura Tiempo de encendido  
86,55 A  
81,74 AB  
26,33 A  
46,00 AB  
46  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
8
86,67 B  
Gasolina: Apagado  
Gasolina: Encendido  
142,53 BC  
174,33 C  
898,33 B  
En el gráfico 1 se muestra la prueba de rendimiento del motor con gasolina, para el cuál  
se realizó el cálculo del tiempo de encendido del motor, para el que estableció un tiempo  
de 900 segundos, dando como resultado el consumo de combustible 0,51 litros con el uso  
de la valla usando 20 focos, y sin consumo energético 0,499 litros de combustible. En  
esta se midió la temperatura del motor alimentado con gasolina, la cual se la realizó con  
una pistola láser, usando el mismo tiempo de encendido del motor, obteniendo una  
temperatura de gases de escape de 175°C con el uso de la valla y una temperatura de  
1
42,6°C sin consumo de energía, a su vez se calculó el ruido del motor el cual se la realizó  
con un sonómetro dando 88,4 de dBA con el uso de la valla y 84,5 de dBA sin consumo  
energético. Angamarca y Arequipa (2014), indican que el incremento del consumo de  
combustible en relación al régimen de giro del motor – generador en el consumo de los  
dos combustibles de prueba, de tal manera que a 2400 rpm se tiene un consumo de 0,45  
Kg/h de gasolina y 3600 rpm de 0,93 Kg/h de gasolina. El rendimiento volumétrico con  
gasolina es del 31,4% a 3600 rpm y el rendimiento térmico con gasolina es de 25,3% a  
3
600 rpm este rendimiento representa la cantidad o porcentaje de poder calórico del  
combustible o energía química que en realidad se convierte en energía mecánica.  
PRUEBA DE RENDIMIENTO DEL MOTOR (Gasolina)  
1
000  
9
8
7
6
5
4
3
2
1
00  
00  
00  
00  
00  
00  
00  
00  
00  
0
CONSUMO (L)  
TEMPERATURA  
°C)  
RUIDO (db)  
TIEMPO (seg)  
(
Sin consumo energético  
Con consumo energético  
Gráfico 1. Prueba de rendimiento del motor con gasolina  
47  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
Se realizó la medición del rendimiento del motor con el uso del biogás, la cual se muestra  
en el gráfico 2, utilizando un volumen de 294,3 L de biogás, la cual tuvo una duración de  
4
0 segundos, una temperatura de gases de escape en el motor de 86,6°C y 69,6 dBA en  
ruido sin el uso de la valla. Seguido de esto se procedió a realizar la prueba con el uso de  
la valla utilizando 20 focos (110 Watt), con un volumen de 294,3 L de biogás, el cual  
tuvo una duración de encendido de 24 segundos, dando como resultado una temperatura  
de 82.22°C de gases de escape en el motor y un 65,8 dBA en ruido. Angamarca y  
Arequipa (2014) señalan que con biogás el motor – generador consume 0,70 Kg/h de  
biogás a 2400 rpm y 1,39 Kg/h de biogás a 3600 rpm, se tiene un incremento del consumo  
de combustible que varía entre el 10 al 15% en función del régimen de giro, el rendimiento  
volumétrico con biogás es de 40,6% a 3600 rpm, y el rendimiento térmico con biogás de  
4
2,36% a 3600 rpm, este rendimiento representa la cantidad o porcentaje de poder  
calórico del combustible o energía química que en realidad se convierte en energía  
mecánica.  
PRUEBA DE RENDIMIENTO DEL MOTOR (Biogás)  
3
2
2
1
1
00  
50  
00  
50  
00  
5
0
0
CONSUMO (L)  
TEMPERATURA (°C)  
RUIDO (db) TIEMPO (seg)  
Con consumo energético  
Sin consumo energético  
Gráfico 2. Prueba de rendimiento del motor con biogás  
48  
Revista Científica SAPIENTIAE. Vol 3, Num 6 (jul - dic 2020) ISSN: 2600-6030  
Rendimiento de un motor alimentado con biogás producido a partir de excretas de ganado bovino  
En el estudio realizado se logró determinar que el uso de biogás no genera un alto  
rendimiento en un motor de combustión interna, por lo tanto no es factible su uso, porque  
en los resultados dentro de las comparaciones se pudo determinar que con un mínimo  
consumo de gasolina el motor tiene un alto tiempo de encendido, y con el biogás un alto  
consumo de combustible, el motor tiene un mínimo tiempo de encendido, tomando en  
cuenta que no hubo diferencias dentro de los datos obtenidos en los indicadores de ruido  
y temperatura con el uso de los 2 combustibles, sin embargo, Doroteo (2012), señala que  
el biogás es una opción real en la oferta de energías sustentables, con sustanciales ventajas  
comparativas respecto a otras fuentes, además de que contribuye en la disminución del  
consumo de combustibles fósiles y fuentes de energía que en este caso en particular son  
costosas y poco accesibles, reduce el efecto de la contaminación local y regional. Según  
Vera (2001) el biogás se genera a partir de reacciones de biodegradación de la materia  
orgánica de forma natural o artificial en dispositivos específicos, y se compone  
4 2  
aproximadamente de 55% metano (CH ) y 45% dióxido de carbono (CO ), además de  
otros contaminantes en trazas, por lo cual su uso beneficia a la reducción de la  
contaminación en el medio ambiente.  
En el gráfico 3 se muestra la comparación general de las pruebas realizadas para conocer  
el rendimiento del motor con gasolina y biogás, en el cual se observa que utilizando  
biogás el consumo es mayor y la temperatura menor, mientras que en la prueba con la  
gasolina el consumo es menor y la temperatura es mayor, cabe recalcar que el ruido se  
presenta de manera similar con el uso de los 2 combustibles  
1
000  
9
8
7
6
5
4
3
2
1
00  
00  
00  
00  
00  
00  
00  
00  
00  
0
PRUEBA DE RENDIMIENTO  
DEL MOTOR (Gasolina)  
PRUEBA DE RENDIMIENTO  
DEL MOTOR (Gasolina)  
PRUEBA DE RENDIMIENTO  
DEL MOTOR (Gas)  
PRUEBA DE RENDIMIENTO  
DEL MOTOR (Gas)  
CONSUMO (L)  
TEMPERATURA  
°C)  
RUIDO (db)  
TIEMPO (seg)  
(
Gráfico 3. Comparación del rendimiento del motor con gasolina y biogás.  
49  
Mendoza-Mendoza et al. (2020)  
CONCLUSIONES  
En el cálculo del rendimiento del motor se concluye que el combustible que presentó  
mayor tiempo de encendido y temperatura del motor fue la gasolina con un promedio de  
8
92,5 sg y 158,43°C respectivamente; el menor tiempo de encendido (36,17 sg) y  
temperatura lo presentó el biogás (84,15 °C). En el indicador ruido, el biogás produce  
menos dBA que la gasolina, teniendo 67,07 dBA y la gasolina 85,98 dBA. Dado a que en  
3
los 892,5 sg de encendido el motor con gasolina se obtuvo un costo de 20 centavos/m y  
3
el con gas se obtuvo un costo de 200 dólares/m en los 36,17 segundos de encendido, se  
considera que el uso de gasolina produce un mayor rendimiento, y a su vez se considera  
no factible el uso del biogás en el mismo.  
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