Investigadores de la Universidad
Politécnica de Madrid han analizado distintas mezclas de combustibles con el
fin de incrementar la fracción bío de las gasolinas para reducir las emisiones
de gases de efecto invernadero sin perjudicar el funcionamiento del motor.
Las normativas que regulan
la disminución de emisiones de CO2 a la atmósfera obligan a sustituir
paulatinamente los combustibles fósiles por otros de origen renovable.
Con el fin de caracterizar
las propiedades de los nuevos combustibles, investigadores de la Escuela
Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI), en colaboración
con el Laboratorio de Combustibles de la Fundación Gómez Pardo (FGP), han
elaborado un mapa de propiedades de mezclas ternarias de gasolina, bioetanol y
etil tert-butil éter (ETBE) para ?en función de las circunstancias concretas de
precios y normativas? poder optimizar su composición y disminuir las emisiones
contaminantes que produce su combustión sin que esto repercuta en el normal
funcionamiento del motor.
Actualmente, existe la
necesidad de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera a escala global con el
fin de revertir el efecto invernadero. Esto ha conducido al desarrollo de
normativas que obligan a sustituir los combustibles fósiles tradicionales por
otros de origen renovable. Los sustitutos habituales para la gasolina son el
bioetanol (100% renovable) y el ETBE (47% renovable) que se obtiene en las
refinerías a partir del isobutileno (derivado del petróleo) y del bioetanol.
El cambio del tipo de
combustible puede acarrear en los motores de automoción importantes problemas
que pueden traducirse en un funcionamiento inadecuado y en un aumento de sus
emisiones contaminantes. Para evitarlo, las normativas de calidad de los
combustibles (como EN 228) acotan dentro de ciertos límites el contenido en
oxígeno, la presión de vapor (RVP) y la curva de destilación.
Estudiar cómo se ven
afectados los parámetros fijados por las normativas al añadir a la gasolina
combustibles renovables ha sido el objetivo del trabajo llevado a cabo por los
investigadores de UPM en colaboración con la Fundación Gómez Pardo.
Recomendaciones para la
composición del combustible
En conjunto, han abordado la
elaboración de un mapa de propiedades de mezclas ternarias de gasolina, etanol
y ETBE que les ha permitido enunciar una serie de recomendaciones, en cuanto a
la composición, en función del escenario de precios y normativas existentes.
El contenido en oxígeno es
el parámetro que limita de forma más importante el uso de etanol y ETBE ya que
al ser éstos combustibles oxigenados, modifican la estequiometría de la
combustión pudiendo afectar negativamente al funcionamiento del motor.
Para evitarlo se debe
adecuar la cantidad de combustible introducida al motor a las características
del combustible. Los sistemas de inyección electrónicos modernos son capaces de
hacerlo e, incluso, de aprender con la experiencia. No obstante, en el parque
automovilístico conviven otros motores no tan avanzados tecnológicamente
incapaces de adaptarse.
La RVP es otro parámetro que
limita la adición de etanol y ETBE por afectar notablemente a la facilidad de
arranque del motor y a las emisiones de hidrocarburos por evaporación. La curva
de destilación afecta a diferentes aspectos del motor como son la aceleración,
el consumo de combustible, el funcionamiento en frío y en caliente, etc.
Otros parámetros que se han
estudiado son el Vapour Lock Index (VLI), derivado de los anteriores, ya que
controla la formación de burbujas en los conductos de combustible, así como el
Driveability Index (DI) que controla la rapidez de respuesta del motor al
acelerador.
Una guía para optimizar la
composición
La gasolina base ensayada
contenía un 6% de concentración en volumen de ETBE. Los científicos han
observado que una mezcla de gasolina base con 8% v/v de etanol y 0% v/v de ETBE
cumple con el límite de oxígeno (3.7% m/m) pero supera el límite fijado a la
RVP (60 kPa). Sin embargo, las mezclas E0T18.5 y E2.5T12.5, con igual contenido
de oxígeno, no superan la RVP. No obstante, estos últimos difieren en cuanto a
sus contenidos en energía renovable: 9.87% y 9.21% respectivamente.
Teniendo en cuenta todo lo
anterior, dependiendo de las circunstancias de precios o normativa, estos mapas
servirán para optimizar la composición de las mezclas según los diferentes
criterios que se apliquen pudiendo incrementar el contenido en energía
renovable sin afectar al funcionamiento del motor y contribuyendo, así, a
revertir el efecto invernadero.
Este trabajo está enmarcado
dentro de un estudio más amplio en el que se ha trabajado con isobutanol y
diferentes tipos de gasolina. Los trabajos han sido realizados por estudiantes
de la ETSIDI bajo supervisión de técnicos de la FGP y profesorado de la ETSIDI.
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