Uso de biodiésel en motores diésel de automoción

Uso de biodiésel en motores diésel de automoción

El biocarburante más empleado en los motores de encendido por compresión dedicados a la automoción es el  biodiésel, el cual está formado por ésteres metílicos provenientes de ácidos grasos. El biodiésel surge de la necesidad de adaptar un biocombustible como son los aceites vegetales a los exigentes motores diésel de automoción, para ello dichos aceites vegetales se someten a un proceso de transesterificación.

El biodiésel es habitual encontrarlo en las estaciones de servicio mezclado con gasóleo enporcentajes variables entre 5 y 30%, así como al 100% en algunos casos. La actual legislación (Real Decreto 61/2006) permite la mezcla de hasta el 5% en volumen de biodiésel en el gasóleo A sin necesidad de indicación para el usuario, mientras que la propuesta de modificación de esta legislación permitirá hasta el 7% en volumen de biodiésel, tal y como establece la directiva europea 2009/30/CE del Parla mento Europeo y del Consejo de 23 de abril de 2009.

1. Propiedades del biodiésel

La presencia de biodiésel en el combustible afecta a las propiedades físico-químicas del mismo. La tabla 1 muestra los valores usuales del gasóleo, así como de los aceites vegetales y de los ésteres metílicos (biodiésel 100%) empleados como combustible:

Tabla 1: Principales propiedades como combustible

diésel de los aceites vegetales y sus ésteres

derivados (biodiésel).

	Gasóleo	Aceites  vegetales	Ésteres Metílicos (Biodiésel)
Densidad a 20ºC (kg/m3)	840	910/930	870/890
Viscosidad a 40ºC (Cst)	3/4,5	25/35	3,5/4,5
P. C. I. (MJ/kg)	43	35/38	36/39
P. C. I. (MJ/l)	36	32/35	32/34
Número de cetano	48/51	30/40	49/54
P. O. F. F. (ºC)	-20	10/20	0/-15
Residuo Carbonoso (%)	0,1	>10	0,25/0,42
Punto Inflamación (ºC)	65	>200	120/170
Azufre (% peso)	0,05	0	0

Del estudio comparativo de estas propiedades, se deduce claramente que el biodiésel resulta un combustible mucho más apropiado que los aceites vegetales para su utilización en los motores diésel actuales, debido especialmente a su menor viscosidad, menor POFF (Punto de Obstrucción del Filtro en Frío), menor residuo carbonoso y mayor número de cetano.

2. Influencia del uso de biodiésel en el comportamiento de los motores diésel de automoción

Prestaciones del motor

El mayor número de cetanos del biodiésel provoca unos menores picos de presión instantánea en la combustión, reduciendo el ruido del motor y favoreciendo la reducción de emisiones contaminantes. Por otro lado, a pesar de que el empleo de biodiésel provoca una ligera pérdida de potencia máxima y un leve incremento del consumo debido a su menor poder calorífico que el de los gasóleos, el rendimiento del motor no se ve afectado. Esta pérdida de prestaciones es apenas perceptible por el usuario con las mezclas más bajas (inferiores a B10).

Desgaste del motor y aceite de lubricación

El uso de biodiésel no provoca un desgaste anormal de los componentes metálicos del motor con respecto al uso de gasóleo. Sin embargo, algunos fabricantes han detectado en algún caso corrosión de los inyectores y/o bomba de inyección asociada a la presencia de humedad absorbida por el biodiésel, así como una ligera pérdida de viscosidad del aceite, debido a que el biodiésel que pasa al aceite permanece en él (el gasóleo tiene componentes menos pesados que terminan por evaporarse y eliminarse del aceite).

Lubricidad del combustible

La presencia de ésteres metílicos en el gasóleo mejora las características de lubricidad del combustible.

Emisiones contaminantes

La presencia de oxígeno en las moléculas éster provoca una importante disminución en la cantidad de partículas emitidas (menor opacidad de humos), así como, en general, una disminución de las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburo sin quemar, mientras que las emisiones de óxidos de nitrógeno pueden aumentar ligeramente.

Limitaciones por baja temperatura

En climas templados o cálidos como el de Andalucía no se suelen alcanzar temperaturas suficientemente bajas como para observarse algún problema en el funcionamiento del vehículo.

Sin embargo, en climas fríos, debido a que los puntos de enturbiamiento y POFF de los ésteres son superiores a los del gasóleo, puede darse el caso de que el vehículo presen te ciertos problemas de arranque y mal funcionamiento (estas propiedades sólo dependen de la materia prima). Se puede recurrir al empleo de aditivos en concentraciones elevadas de biogasóleo para cumplir las exigencias de los gasóleos de invierno.

Incompatibilidad de materiales

Aunque si bien es cierto que los ésteres son más agresivos que el gasóleo a materiales como el caucho y los tipos comunes de pinturas, la gran mayoría de los vehículos que se comercializan actualmente son fabricados con componentes resistentes al biodiésel, como son aluminio, acero, acero inoxidable y polímeros como el teflón, nylon, viton, cauchos fluorados, etc. Materiales como el cobre, latón, bronce, plomo estaño y zinc tienen un efecto catalítico sobre el proceso de oxidación del biodiésel, por lo que debe evitarse su uso en los elementos del sistema de combustible.

Afinidad por el agua

Se recomienda no almacenar el biodiésel en depósitos abiertos ni en depósitos que hayan contenido antes otros combustibles sin haber sido limpiados previamente ya que, debido a su afinidad por el agua, la calidad del combustible puede verse ligeramente reducida así como contaminada con partículas de suciedad que pueden ser arrastradas y depositadas en los filtros de combustilble. En algunos casos es aconsejable añadir filtros decantadores en la línea de combustible al emplear biodiésel.

Estabilidad y formación de residuos carbonosos

Un biodiésel con índice de yodo elevado (superior al limitado por la norma EN14214) favorece los procesos de oxidación y polimerización, disminuyendo la estabilidad del combustible en almacenamiento prolongado y facilitando la formación de compuestos más pesados en las prerreacciones previas a la combustión, generando depósitos en el interior del motor y obstrucción de los inyectores.

*Extracto del Manual Técnico de Uso de Biocarburantes en Motores de Automoción, de la Agencia Andaluza de Energía.