DINERO bioetanol > naftas > combustible

PORCENTAJES

El debate: Motores y más bioetanol en las naftas

Importante

El desafío técnico de consumir naftas con un contenido de bioetanol como combustible alternativo mayor al 12% -tal la legislación que rige en la Argentina-, y llevarlo a valores del 15% o hasta el 85%, tal como existe en USA (el nombre genérico es E85, pero la realidad indica que fluctúa entre 51% y 83% según la época del año y región), o a porcentajes libres, tal como ocurre en Brasil, ya ha sido resuelto. El parque automotor en esos países están adaptados a la nueva disponibilidad de estos combustibles.

De esta manera se aprovechan las ventajas del bioetanol, que tiene un mayor número de octanos, que

  • mejora las propiedades antidetonantes (evita el 'pistoneo' del motor),
  • un mayor contenido de oxígeno, que mejora la combustión; y
  • es un uso de energía de fuentes renovables, a los que se le adiciona el agregado de valor a los productos agropecuarios.
  • No habría que omitir los mayores ingresos para el sector rural, sumado a
  • la independencia de combustibles importados que mejora la balanza comercial de un país.

Ahora bien, extrapolar esas experiencias a la Argentina requiere, por lo menos, una etapa de estudio y validación del impacto que esas nuevas mezclas ocasionan en los componentes de los vehículos para no afectar la vida útil de la unidad y que su sistema de combustión sea compatible con el nuevo combustible. De igual modo debe ser evaluado el sistema de emisiones del vehículo para confirmar la viabilidad antes del uso.

motor para 385.jpg
Motor de competición que consume combustible E-85: Ya está todo inventado.

Motor de competición que consume combustible E-85: Ya está todo inventado.

Que un combustible sea compatible con un vehículo, significa que el motor arranca con facilidad y que la marcha es serena y sin sobresaltos.

Adicionalmente, el nuevo producto no debe causar pérdidas en los sistemas de conducción de combustible -desde el tanque depósito hasta el motor-, ni tampoco debe ocasionar corrosión o degradación de los componentes del motor incluyendo el sistema de emisiones.

Una de las características de un combustible es su volatilidad que es la tendencia de una sustancia a convertirse en vapor. Esta cualidad es importante porque los líquidos y los sólidos no queman por si solos, sino que lo hacen a partir del estado de vapor. Este proceso es lo que ocurre en la cámara de combustión de un motor: la nafta debe evaporarse antes de quemar.

Para la época invernal, las empresas petroleras formulan productos que evaporan con facilidad, de tal manera, el motor se puede poner en marcha en forma rápida, aún estando frío.

En cambio, para el verano se utilizan formulaciones que evaporen menos, comparativamente, ya que el exceso de vapor podría formar espacios da vacío en la cañería de conducción del combustible, también llamadas: trampas de vapor, con lo cual se tendría una marcha abrupta.

El uso de bioetanol presenta un desafío para los constructores. El arranque en frío es más dificultoso cuando se utiliza nafta solamente. Así se observa que el 10% de nafta evapora a 100º F y una mezcla de E85 necesita llegar a los 160º F para lograr el mismo efecto.

Brasil utilizó, durante un tiempo, un pequeño depósito de nafta adicional al de combustible (nafta + etanol), con lo cual el motor se ponía en marcha con nafta y luego se cambiaba al combustible habitual. A ello se le suma que el bioetanol tiene menor rendimiento térmico que la nafta (33% menos aproximadamente: 29,7 MJ/kg vs 47,3 MJ/kg) lo que obliga a los constructores a utilizar inyectores de mayor flujo de combustible en los vehículos flex-fuel para lograr un rendimiento similar que cuando se utiliza nafta.

Como primera conclusión se puede apreciar que no hay una fórmula única de combustible y que la misma debe adaptarse a las distintas temperaturas y diferentes altitudes de la región donde se consume.

flexfuel-high-res.jpg
El bioetanol tiene menor rendimiento térmico que la nafta, y obliga a los constructores a utilizar inyectores de mayor flujo de combustible en los vehículos flex-fuel. 

El bioetanol tiene menor rendimiento térmico que la nafta, y obliga a los constructores a utilizar inyectores de mayor flujo de combustible en los vehículos flex-fuel.

Otro de los aspectos a tener en cuenta cuando se utilizan porcentajes altos de etanol en las naftas es la presencia de agua, cuyo contenido debe ser monitoreado exhaustivamente.

El sistema bioetanol + nafta es estable a diferentes temperaturas, pero a causa de la tendencia del bioetanol anhidro a absorber agua, se constituye un nuevo sistema ternario e inestable de nafta + bioetanol + agua. Al perder el equilibrio cuando la humedad es muy alta, da origen a una nueva fase de bioetanol + agua que se deposita en el fondo del tanque, diferenciándose de la que integran: nafta + bioetanol. Esta situación provoca un doble efecto; por una parte la gran proporción de agua que se concentra en el fondo del tanque genera un potencial perjuicio si es absorbida por la bomba de combustible hacia el motor y, por la otra, la presencia de agua genera efectos corrosivos de los materiales no protegidos (pasivados) o no compatibles.

Un tercer aspecto a ser puesto de manifiesto es el efecto corrosivo que ejerce el bioetanol sobre ciertos materiales.

En un vehículo que utilice naftas con altas proporciones de este alcohol deben evitarse materiales tales como bronce, latón, bronce fosfatado, galvanizados, solo por mencionar algunos de ellos: no deberían participar de depósitos de combustible, tuberías o partes del motor.

De igual manera, gomas siliconadas, poliuretano, neopreno son materiales susceptibles a ser atacados por el bioetanol.

Si bien, teniendo en cuenta el alto nivel de exportaciones a Brasil que se han registrado en los últimos años, los vehículos ya están configurados con materiales compatibles, no se puede afirmar lo mismo del parque automotor añoso, sumado a la carencia de certificación de mantenimiento o el tipo de uso al que fueron sometidos, por lo que no estaría garantizado el correcto funcionamiento con los nuevos combustibles. A modo de ejemplo, en USA se estableció que solo los vehículos construidos a partir del 2001 pueden utilizar E15 sin inconvenientes.

corrosion motor.jpg
Titulador Karl Fischer coulométrico HI934 para controlar el nivel del agua en el combustible con etanol.

Titulador Karl Fischer coulométrico HI934 para controlar el nivel del agua en el combustible con etanol.

Los vehículos actualmente vienen equipados con una Unidad de Control Electrónica del Motor (ECU, por sus siglas en inglés) que es el corazón del manejo del sistema del motor. Controla la entrada de aire, de combustible que pasa por los inyectores, el avance del encendido y como es escalable en su rendimiento, la unidad puede monitorear los gases de escape e integrarlo con la transmisión y otras múltiples funciones del vehículo cuya información recibe a través de los múltiples sensores que posee la unidad, procesa y genera las correcciones necesarias para un buen funcionamiento.

De tal manera, si el vehículo diseñado para funcionar con múltiples tipos de combustible, como es el caso de Brasil, el software deberá contar con la memoria necesaria como para almacenar todas las combinaciones posibles de calibraciones que permitan adaptar la unidad a la nueva situación. En la Argentina esa situación no tiene lugar porque las unidades están calibradas para funcionar con un solo tipo de combustible: E12.

Otro aspecto sobre el cual es pertinente hacer foco cuando se utiliza bioetanol radica los efectos que provoca el contenido de oxígeno que agrega al combustible en su conjunto, ya que es uno de los parámetros regulados para cumplir con las normas de emisiones sea en el ámbito local como en el internacional.

La cuestión radica en que el motor trabaja con una relación entre el aire y el combustible que quema que tiene que está regido por las reglas de la química (relación estequiométrica) que fue prevista en la calibración del motor y es la situación ideal de funcionamiento.

Así, por ejemplo, la relación estequiométrica de gramos de aire:gramos de combustible es de 14,7:1 cuando se trabaja únicamente con nafta, pero pasa a 9,0:1 cuando se trabaja únicamente con bioetanol, con todos los puntos intermedios para las diferentes mezclas de combustibles.

Mientras el motor trabaja dentro de esta ventana estequiométrica (por ejemplo, 14,7 +/- 0,1) se permite mantener una alta eficiencia de depuración de emisiones del catalizador de 3 vías.

gasolinas diferentes.jpg
Mezclar diferentes combustibles precisa evaluación y precisión.

Mezclar diferentes combustibles precisa evaluación y precisión.

Para lograrlo, el motor gestiona electrónicamente el control de la relación de aire combustible real, que es permanentemente monitoreada en el gas de escape (sonda lambda), modificando el tiempo de apertura de los inyectores (o cantidad de combustible dosificado) para mantenerse dentro de la ventana estequiométrica.

En esas condiciones este catalizador es capaz de eliminar más del 90 % los 3 contaminantes (THC o hidrocarburos totales, CO o monóxido de carbono y NOx ú óxidos de nitrógeno) de interés.

Ahora bien, si se desplaza a mezclas pobres (en combustible) la mayor presencia de Oxigeno (O2) baja sustancialmente la efectividad de conversión de los NOx o si se desplaza hacia mezclas más ricas, baja la eficiencia en la oxidación de THC y CO por falta de oxidantes (NOx y O2) que serían situaciones reales por las que atraviesa el motor.

Este control del parámetro Lambda = Relación A:C real/ Relación A:C estequiometrica, define la efectividad de funcionamiento del catalizador. Así Lambda igual a 1 es la situación ideal con la que opera el motor.

De tal manera para una correcta gestión de los gases de escape el vehículo debe disponer de la sonda lambda, de un catalizar de 3 vías y de suficiente memoria en la ECU como para almacenar todas las alternativas posibles de calibración del motor para las diferentes mezclas de combustibles.

Si en la calibración no está contemplada la incorporación de un 2do. combustible en la mezcla, como en este caso el bioetanol que modifica la relación aire combustible estequiométrica, el sistema no cuenta con esta información y baja la eficiencia de conversión, cuestión que no ocurre con los vehículos flex-fuel que tienen capacidad de adaptarse y poder funcionar dentro de la ventana estequiométrica. Caso contrario si la sonda lambda no puede corregir las desviaciones, cae la eficiencia del catalizador y las emisiones contaminantes se elevan por encima de los límites máximos permitidos por las reglamentaciones.

Lo descripto es una apretada síntesis de muchos procesos que tienen lugar cuando se utilizan mezclas de combustibles diferentes para las que se diseñó el vehículo.

Incrementar el porcentaje de bioetanol es posible con las adaptaciones necesarias para homologar los nuevos vehículos. A ello se le deben adicionar las adaptaciones en las estaciones de servicio que deberán despachar un nuevo tipo de producto, si se utiliza el modero americano o agregar un surtidor el bioetanol quedando en la decisión del consumidor la opción de comprar el producto que crea más conveniente para su vehículo y su economía personal. La tarea se puede encarar, solo falta tomar la decisión y planificar las acciones a ejecutar.

----------------------

Más contenido en Urgente24:

Dinamitado, Reino Unido hace magia: Harry Potter devaluado

El error garrafal que cometes después de tener sexo

Argentina en crisis: Gabriela Cerruti se pelea con Brancatelli

Presupuesto 2023: Diputados discutió fuerte antes de lograr dictamen

Pidió disculpas: Manchester United castigó a Cristiano Ronaldo

Enterate de todas las últimas noticias desde donde estés, gratis.

Suscribite para recibir nuestro newsletter.

REGISTRATE

Dejá tu comentario