Alcohol producido por fermentación de productos azucarados (remolacha y la caña de azúcar). También puede obtenerse de los granos de cereales (trigo, la cebada y el maíz). El bioetanol se utiliza en vehículos como sustitutivo de la gasolina, bien como único combustible o en mezclas. El empleo del etanol como único combustible debe realizarse en motores específicamente diseñados para el biocombustible. Sin embargo, el uso de mezclas no requiere cambios significativos en los vehículos. Un biocarburante derivado del bioetanol es el ETBE (etil ter-butil eter) que se obtiene por síntesis del bioetanol con el isobutileno, subproducto de la destilación del petróleo. El ETBE posee las ventajas de ser menos volátil y más miscible con la gasolina que el propio etanol y, como el etanol, se aditiva a la gasolina en proporciones del 10-15%. La adición de ETBE o etanol sirve para aumentar el índice de octano de la gasolina, evitando la adición de sales de plomo. También se utilizan ambos productos como sustitutivos del MTBE (metil ter-butil eter) de origen fósil, que en la actualidad se está empleando como aditivo de la gasolina sin plomo.
Biodiesel
Los biodiesel se extraen de los aceites vegetales obtenidos por reacción de los mismos con metanol, mediante reacciones, que producen glicerina como producto secundario. Los aceites vegetales poseen muchas características físicas y físico-químicas muy parecidas al gasóleo con el que pueden mezclarse en cualquier proporción y utilizarse en los vehículos diesel convencionales sin necesidad de introducir modificaciones en el diseño básico del motor. Sin embargo, cuando se emplean mezclas de biodiesel en proporciones superiores al 5% es preciso reemplazar los conductos de goma del circuito del combustible por. A diferencia del etanol, las mezclas con biodiesel no modifican muy significativamente gran parte de las propiedades físicas y fisicoquímicas del gasóleo, tales como su poder calorífico o el índice de cetano. Como se menciona anteriormente para los motores Diesel, los biocombustibles a considerar y ya empleados en algunos países son los aceites vegetales. Un aceite vegetal puro presenta elevada viscosidad. Luego de la separación de la glicerina y de restos de agentes contaminantes, se obtiene el ester técnicamente puro, llamado de biodiesel. Hay alguna influencia del tipo de aceite vegetal y de las características del proceso sobre las propiedades del biodiesel. En principio, el biodiesel puro podría ser utilizado en los motores Diesel convencionales sin cualquier modificación, pero los fabricantes de motores y bombas inyectoras típicamente recomiendan que sean empleadas mezclas con diesel convencional hasta 20% de biodiesel, el B20. Es frecuente denominarse las mezclas como BX, siendo X el contenido porcentual de biodiesel. Para mezclas B5, con 5% de biodiesel, la gran mayoría de la industria automovilística no coloca restricciones en el empleo de este biocombustible. Las ventajas particulares que el biodiesel posee frente al derivado de petróleo, además de la renovabilidad, son la cetanaje elevada , la ausencia de azufre, la buena lubricidad. Las emisiones resultantes de mezclas con biodiesel indican particularmente una reducción en el CO y los particulados.
Obtención y producción:
Los biocombustibles son productos obtenidos a partir del girasol, caña de azúcar o remolacha El proceso comprende la transesterificación del aceite o grasa con alcoholes ligeros, utilizándose un catalizador adecuado, para generar ésteres de ácidos grasos (biodiesel).
Materias primas:
Las materias primas que se pueden emplear en la obtención de biodiesel son muy variadas y pueden clasificarse en:
·Aceites vegetales:
oAceites de semillas oleaginosas: girasol, colza, soja y coco.
oAceites de frutos oleaginosos: palma.
oAceites de semillas oleaginosas alternativas
oAceites de semillas oleaginosas modificadas genéticamente: Aceite de girasol de alto oleico.
oAceites vegetales de final de campaña: Aceite de oliva de alta acidez.
·Aceites de fritura usados.
·Grasas animales: sebo de distintas calidades.
Ventajas:
*Disminuir de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el mónoxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diesel. El biodiesel, utilizado como combustible líquido, presenta ventajas energéticas, medioambientales y económicas:
Menor impacto ambiental:
oReducción de las emisiones contaminantes: SO2, partículas, humos visibles, hidrocarburos y compuestos aromáticos.
oMejor calidad del aire.
oEfectos positivos para la salud, ya que reduce compuestos cancerígenos.
o
·Reduce el calentamiento global:
oReduce el CO2 en el ambiente cumpliendo el protocolo de Kyoto.
oBalance energético positivo (3,24:1).
o80% del ciclo de vida decrece en CO2.
oProducto biodegradable: Se degrada el 85% en 28 días.
Gas licuado del petróleo (GLP)
El gas natural apenas requiere transformación y su detonación en el seno del motor origina menos cantidad de monóxido de carbono que cualquier otro combustible convencional. Eso sí, su emisiones contienen dosis estimables de óxido de nitrógeno que es precio volver a quemar. Requiere depósitos especiales tanto en su estado gaseoso como licuado. El metanol, un derivado del gas natural, parece contar con un futuro incierto. Alcanza una capacidad energética más elevada y produce menos óxidos de nitrógeno, pero acarrea inconvenientes como su incompatibilidad con determinados materiales plásticos, aluminio, magnesio, zinc, etc), por lo que necesita depósitos especiales. Otro de los combustibles alternativos de empleo factible es el GLP, el gas licuado del petróleo. En realidad es una combinación de hidrocarburos, entre cuyos ingredientes destacan sobre todo el butano y el propano. El fluido, que a temperatura ambiental se gasifica, requiere una sencilla adaptación en el motor de explosión, depara un buen rendimiento y menor cantidad de emanaciones nocivas.
Sus ventajas:
-Calidad controlada del combustible. -Extraordinarias ventajas medioambientales por menor emisión de contaminantes frente a otras alternativas clásicas. -Fiabilidad técnica y excelentes prestaciones de los vehículos (equivalentes a los diesel). -Sencilla infraestructura de suministro del combustible (estación de almacenamiento y llenado) -Aspectos de seguridad resueltos y justificados por experiencias existentes.
Sus ventajas medioambientales:
-Emisiones contaminantes reguladas -Los niveles de ruido se ven reducidos en un 50%. -No genera emisiones de SO2 (dióxido de azufre) culpable junto con los NOx de la lluvia ácida, elimina los olores y humos de aceleración característicos de los motores diesel y reduce las vibraciones del motor a niveles mínimos.
Calidad del combustible:
El Gas Licuado de Petróleo utilizado como carburante para automoción es una mezcla de hidrocarburos, fundamentalmente Propano y Butano (en una proporción de 60% propano y 40% butano), obtenidos de la destilación del petróleo en las refinerías o en la destilación del gas natural húmedo. La importancia de la no variabilidad en la calidad del gas suministrado radica en que de esta manera, el fabricante del vehículo puede ponerlo a punto para permitir alcanzar unos niveles óptimos de seguridad, prestaciones del vehículo y emisiones contaminantes, y que estos niveles se mantengan durante su uso. El cumplimiento de estas especificaciones se asegura mediante procedimientos internos de control de calidad. Debido a su naturaleza, el GLP se almacena, transporta y suministra en estado líquido.
Zona de almacenamiento de GLP: Consta de los depósitos de GLP dimensionados en función del número de autobuses a GLP existentes o previstos.
Estación de bombeo: Normalmente integrada con la zona de almacenamiento y formada por las bombas y red de tuberías para llevar el gas en fase líquida hasta los surtidores. No se requieren caros compresores de alto consumo de electricidad pues el GLP se trasiega en estado líquido.
Zona de equipos surtidores: Isleta para la colocación de los surtidores de GLP. En concreto, los surtidores colocados en las cocheras de AUVASA tienen caudales máximos de 200 litros/minuto que permiten realizar el repostaje del vehículo en aproximadamente 3,5 minutos.
Gas L.P. comparado con la Gasolina:
·-75% menos monóxido de carbón.
·-85% menos hidrocarburos.
·-40% menos óxidos de nitrógeno.
·-87% menos potencial de formación de ozono trposférico.
·-10% menos dióxido de carbón.
Gas L.P. comparado con el Diesel.
·-90% menos partículas (humo negro).
·-90% menos óxidos de nitrógeno.
·-70% menos potencial de formación de ozono troposférico.
·-60% menos monóxido de carbón.
Alcoholes
Históricamente los alcoholes fueron utilizados en la época de desarrollo de los motores de combustión interna por su gran disponibilidad. De la gran familia de los alcoholes, el etanol y metanol son los dos compuestos que mezclados con nafta (derivados del petróleo) se están empleando como combustibles alternativos, sobre todo en automoción. Algunos de los más importantes son: Alconafta E 15, Gasohol E10, E93, E85, E95, etc... Todos estos compuestos son mezclas de etanol con diferentes porcentajes de concentración con naftas.
-Metanol
También llamado alcohol metílico o alcohol de madera, porque originalmente se obtenía mediante la destilación de ésta en ausencia de aire. Actualmente, con las técnicas existentes puede producirse a partir de fuentes variadas y abundantes: gas natural, carbón, madera e incluso los residuos orgánicos (biomasa), aunque lo más común es producirlo sintéticamente. Es el más simple de los alcoholes. Es incoloro, tóxico y causa ceguera por destrucción irreversible del nervio óptico. Una ingestión de más de 30 ml causa la muerte. Es usado como anticongelante en automóviles. Alto octanaje y seguridad. Además, la reducción en la emisión de contaminantes y las pocas modificaciones (relacionadas con su alta corrosión) necesarias para permitir a los motores nafteros el uso del metanol hicieron que se popularice como un combustible alternativo en vehículos de competición y particulares en otros países del mundo.
-Etanol
Etanol 85(85% de etanol y un 15 % de gasolina) es para la aplicación de trabajos livianos y Etanol 95 (95% de etanol y un 5 % de gasolina) es para la aplicación de trabajos pesados. Se estima que habrá en las tiendas cerca de 250.000 vehículos. La potencia, la aceleración, el rendimiento y la velocidad crucero se pueden comparar con muchos de los combustibles convencionales. El uso de lubricantes especiales puede ser requerido, se debe consultar el manual o consultar al fabricante para saber cual es el tipo de aceite que debe ser usado. También llamado alcohol etílico o alcohol de grano, porque es un líquido derivado de los granos de maíz u otros granos. El etanol se puede producir a partir de 3 principales tipos de materias primas:
·Materias ricas en sacarosa como la caña de azúcar, la melaza y el sorgo dulce.
·Materias ricas en almidón como los cereales (maíz, trigo, cebada, etc) y los tubérculos (yuca, camote, papa, malanga, etc).
·Materias ricas en celulosa como la madera y los residuos agrícolas.
Ventajas:
·Es un líquido inflamable, incoloro y es el alcohol de menor toxicidad.
·Es usado en las bebidas alcohólicas y como desinfectante o solvente.
·Posee un alto octanaje y una mayor solubilidad en gasolina que el metanol.
·Además es usado como un aditivo que se le añade a la gasolina para oxigenarla, ayuda a que se produzca una mejor y limpia combustión.
El Hidrógeno
El hidrógeno de ha considerado como un combustible conveniente y limpio. Puesto que puede obtenerse de una diversa gama de fuentes domésticas, el hidrógeno podría reducir los costos económicos, políticos y ambientales de los sistemas de energía. El hidrógeno es un portador de energía y puede producirse a partir de una amplia variedad de fuentes de energía tales como: el gas natural, el carbón, la biomasa, el agua, etc., así como de las aguas negras, de los residuos sólidos e incluso desechos del petróleo. es el elemento más abundante en el universo, pero es raro encontrarlo sin combinación en la tierra. El hidrógeno es normalmente un gas y puede ser comprimido y puesto en cilindros, también puede ser un liquido pero el gas solo se convierte en liquido a temperaturas de -423.2º Fahrenheit. Hoy en día el hidrógeno se obtiene del rompimiento de combustibles hidrocarburos pero pueden ser producidos por electrólisis del agua y fotólisis, el mayor problema con el hidrógeno es que el tanque de almacenamiento requiere de varios tanques de combustibles. Para un contenido equivalente al de la gasolina el hidrógeno liquido requiere sistema de refrigeración, requiere de 6 a 8 veces mas espacio que la gasolina y el gas de hidrógeno comprimido requiere de 6 a 10 veces mas espacio.
- Ventajas: y desventajas del hidrógeno derivan de sus propiedades físicas básicas. La molécula de hidrógeno es la más ligera, la más pequeña y está entre las moléculas más simples, además, es relativamente estable. El hidrógeno tiene más alto contiene más alto contenido de energía por unidad de peso que la combustión a altas relaciones de compresión y altas eficiencias en máquinas de combustión interna.
- Desventajas: el hidrógeno tiene una temperatura de licuefacción extremadamente baja y una energía muy baja por unidad de volumen como gas o como líquido (una tercera parte de la del gas natural o una gasolina). Otras desventajas son: la obtención del hidrógeno líquido requiere de un proceso altamente consumidor de energía, el transporte de hidrógeno gaseoso por conductos es menos eficiente que para otros gases, y los contenedores para su almacenaje son grandes y el almacenamiento de cantidades adecuadas en un vehículo todavía representa un problema significativo. Además habría que señalar que el hidrógeno no es tóxico y no es contaminante, pero es difícil de detectar sin sensores adecuados ya que es incoloro, inodoro y su flama al aire es casi invisible.. Además la eficiencia de los motores de hidrógeno supera con creces el rendimiento de los más modernos de gasolina, dado que mientras estos llegan a un 13%, los de hidrógeno ya sean híbridos o de pilas de combustible llegarían al 35 e incluso el 45%.
Gas Natural (G.N.C)
Necesita depósitos especiales para almacenarse, en forma de gas tiene que estar a 200 atmósferas de presión y en forma liquida, a -175º C de temperatura. Su rendimiento energético es 4 veces mas bajo que el de la gasolina, aunque este depende de la capacidad que tenga el vehículo para almacenar el combustible (generalmente es baja), reduce las emisiones de dióxido de carbono y oxido de nitrógeno. Los tanques de almacenamiento tienen que tener periódicas inspecciones y mantenimiento, tienen de 2 a 3 años de vida de servicio y se extiende mientras requiere mantenimiento, Los tanques de gas natural son mas seguros que los de gasolina. El costo de este combustible es menor que el de la gasolina.
Gasolina (naftas)
es un tipo de combustible fósil que se obtiene del petróleo, es el hidrocarburo más usado actualmente, sin embargo por su alto nivel de contaminación de azufre y partículas contaminantes es que se han desarrollado investigaciones tratando de buscar otras alternativas, y se ha desarrollado la gasolina sin plomo, pero esta gasolina no reduce completamente las emisiones contaminantes y requiere de otros aditivos que si no son usados en forma apropiada poseen los mismos efectos contaminantes que el plomo, tal como lo veremos a continuación.
Cabe destacar que, desde los años 20 se ha utilizado el plomo como aditivo para aumentar la calidad de combustión (antidetonante) de la gasolina, medida por su índice de octano, ya que el plomo ha sido la forma menos costosa, desde el punto de vista económico y energético para obtener calidad octanal en una refinería. Los distintos Tipos de Octanaje, que se obtienen técnicamente son tres "números de octano" (87, 91, 95). En la actualidad, los autos requieren el uso de gasolinas con altos índices de octano por dos razones básicas: la primera es que si el índice de octano de la gasolina no es el adecuado para el índice de compresión del motor, ocurrirá lo que se conoce como golpeteo del motor debido al autoencendido de la gasolina, lo cual ocasiona pérdidas en el rendimiento y puede dañar el motor de forma catastrófica y la segunda es que mientras más elevado sea el octanaje, mayores serán los índices de compresión permitidos en los motores, con lo cual, aumentan el rendimiento y la economía de combustible de los mismos. El uso de las gasolinas sin plomo puede lograr bajos niveles de emisiones tóxicas, siempre y cuando el motor esté diseñado para su consumo y tenga todos sus dispositivos de control de combustión y de emisiones en buen estado. Sin embargo, si estas gasolinas sin plomo son utilizadas en motores convencionales sin convertidor catalítico se generarán serias implicaciones para la salud, el ambiente y el motor, ya que éstos emitirán mayor cantidad de contaminantes a la atmósfera, que cuando usan gasolina con plomo, además de sufrir daños mecánicos, como lo son: la recesión de los asientos de válvulas y el incremento del requerimiento de octano.
Octanaje: el índice de octanos de de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante, así las gasolinas con alto índice producen una combustión más suave y efectiva. El octanaje nos indica la presión y temperatura a que puede ser sometido un combustible carburado (mezclado con aire) sin auto-encenderse, cualquier combustible líquido o gaseoso (alcohol, butano, colonia, etc.) tiene un índice de octano determinado. Si el combustible no tiene el índice de octano adecuado, en motores con elevadas relaciones de compresión (oscilan entre 8,5 y 10,5:1) se producirá el "autoencendido" de la mezcla, es decir la combustión es demasiado rápida y dará lugar a una detonación (como si fuese un motor de ciclo diésel) que hace que el pistón sufra un golpe brusco y se reduzca drásticamente el rendimiento del motor, llegando incluso a provocar graves averías. Este fenómeno también se conoce entre los mecánicos como "picar bielas". Dicho índice de octano se obtiene por comparación del poder detonante de la gasolina con el de una mezcla de heptano e isooctano. Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0, de esta manera una gasolina de 95 octanos correspondería en su capacidad antidetonante a una mezcla con el 95% de isooctano y el 5% de heptano. El uso de antidetonantes a base de plomo y manganeso en las gasolinas obedece principalmente a que no hay forma más barata de incrementar el octanaje en las gasolinas.
Volatilidad: La habilidad en vaporizarse es una propiedad importante para un combustible, afectando directamente diversos parámetros de desempeño del vehículo, como condiciones de partidas en frío o caliente, aceleración, economía del combustible y dilución del aceite lubricante. Por esto el combustible debe tener su composición calibrada para una adecuada curva de vaporización, con algunos puntos de esta curva siendo definidos en su especificación
Diesel
Se obtiene de la fracción destilada del petróleo denominada gasóleo (15 a 18 átomos de carbono). Tiene propiedades diferentes a la gasolina pues ésta contiene hidrocarburos más livianos. El combustible diesel es más pesado y aceitoso, de hecho, a veces se le denomina aceite diesel. Se evapora más lentamente y su punto de ebullición es más lato, incluso supera al del agua. El petroleo diesel tiene un mejor rendimiento en Km/L en los motores que la gasolina. Además resulta más económico porque requiere menos refinación.
A diferencia del motor a gasolina en que se comprime una mezcla de aire y gasolina y se hace arder con una chispa mediante una bujía, en el motor diesel, se comprime sólo el aire elevándose la temperatura a aproximadamente 500º C. Luego, en el aire comprimido se inyecta el combustible y éste se inflama espontáneamente. Los motores diesel son más eficientes que los de gasolina. Estos últimos sólo aprovechan el 22 al 24% de la energía, mientras que en los diesel, el aprovechamiento puede superar el 35%. Por ello, estos motores encontraron rápida aplicación en barcos, locomotoras, camiones pesados y tractores.
Centano: Tal como la calidad de una gasolina se expresa por el índice octano, la calidad del diesel se expresa mediante el índice de cetano, que es una medida de la tendencia del diesel a inflamarse espontáneamente y por lo tanto, del grado de eficiencia de la combustión. El índice cetano del diesel varía entre 45 y 55, lo que asegura una buena combustión y baja contaminación ambiental. Tiene un periodo corto de retardo durante la ignición y se le asigna un cetano de 100; el heptametilnonano tiene un periodo largo de retardo y se le ha asignado un cetano de 15. El índice de cetano es un medio para determinar la calidad de la ignición del diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano, la cual se compara con la calidad de ignición del combustible prueba. para el diesel la propiedad deseable es la autoignición. En las gasolinas, el número de octano de las parafinas disminuye a medida que se incrementa la longitud de la cadena, mientras que en el diesel, el índice de cetano se incrementa a medida que aumenta la longitud de la cadena. En general, los aromáticos y los alcoholes tiene un índice de cetano bajo. Por ello el porcentaje de gasóleos desintegrados, en el diesel, se ve limitado por su contenido de aromáticos
¿Diesel o Gasolina?
Y explicaciones no faltan: los diesel consumen menos combustible y además éste es todavía un 15% más barato que la gasolina, lo que permite ahorrar entre 2 y 4 pesetas por kilómetro recorrido, y a ello se añaden las mejoras técnicas (funcionamiento más suave y menos ruidoso) y de prestaciones (mayor potencia y agilidad del motor) de los diesel. Hoy, de hecho, son minoría quienes defienden a ultranza lo de "donde esté un motor de gasolina, que se quiten los diesel...". Quizá para equilibrar la balanza, un vistazo a la evolución de los precios del carburante en los últimos años revela que el coste del gasóleo va acercándose al de la gasolina y , además, los diesel todavía cuestan en torno a un 15% más que sus coches equivalentes en gasolina, si bien el tipo de motores diesel influye en su precio: convencionales, turbodiesel, turbodiesel de inyección... La elección no es fácil: ¿me compensa pagar 250.000 o más pesetas de diferencia para ahorrarlas en el futuro?. Las clave para acertar es calcular el número de kilómetros que pensamos hacer con nuestro coche. A nada que nos acerquemos a los 15.000 kilómetros al año, compensa el sobrecoste del motor diesel. Porque la reducción del gasto cotidiano que representa el consumo de combustible compensa. Y el mantenimiento del diesel supone un coste similar o incluso menor, según la versión, al de gasolina.
Combustibles alternativos
-E5: Es una mezcla de nafta súper sin plomo con 5 % de etanol anhidro (se entiende por etanol anhídrico al que tiene el 99,5 % como grado de hidratación). -GASOHOL (E10): Es una mezcla que contiene 90% de nafta súper sin plomo y 10% de etanol anhidro por volumen. -ALCONAFTA (E15): Es una mezcla que contiene 15% de etanol anhidro y 85% de nafta súper volumen. -E85: Es una mezcla que contiene 85% de etanol anhidro y 15% de nafta súper sin plomo por volumen. -E93: Es una mezcla que contiene 93% de etanol anhidro, 5% de metanol anhidro y 2% de kerosén por volumen.
-E95: Es una mezcla que contiene 95% de etanol anhidro y 5% de nafta súper sin plomo por volumen. -E100: Es etanol anhidro al 100%.
-ETBE: Es un aditivo que oxigena la nafta ayudando a una combustión más limpia. Se puede añadir a la nafta hasta un 17% del volumen.
-M85: Es una mezcla que contiene 85% de metanol anhidro y 15% de nafta súper sin plomo por volumen. Se utiliza en motores originalmente diseñados para gasolina.
-M100: Es metanol anhidro al 100%. Se utiliza en motores diseñados originalmente diesel.
-MTBE: Es un aditivo que oxigena la nafta, reduciendo la emisión de monóxido de carbono.
Estas combinaciones son resultado de la mezcla de alcoholes (metanol y etanol), naftas y otros derivados del petróleo (kerosene).
Es conveniente diluir el alcohol con nafta a usarlo puro porque se mejora el encendido en frío y es posible ver la llama en caso de incendio.
Fuentes energéticas
Combustibles
Medios de conversión
Petróleo
Gasolinas, diesel
-Motores de inyección directa.
-Híbridos.
-Fuel cells
Gas natural
Metanol, etanol, gas natural comprimido, libre y líquido
Bio-energía
Bio-combustibles
Varios
Hidrógeno
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