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.

VEHÍCULOS PROPULSADOS POR AIRE COMPRIMIDO

VEHÍCULOS PROPULSADOS POR AIRE COMPRIMIDO

Es fundamentalmente un medio de transporte propulsado por un motor neumático. Aunque la idea no es nueva ni mucho menos, lleva años en desarrollo por una empresa, +mdi.lu (Moteur Developpment International) que propone un rango de vehículos desarrollados en un concepto idéntico, hechos a partir de MiniCATs y CityCATS. Según se desprende de su página oficial, tienen un contrato con TATA motor para el desarrollo conjunto y posterior comercialización de esta tecnología aplicada a la automoción.

EL ECONOMISTA.ES

"La firma automovilística +tatamotors.es/ ha decidido llevar a producción el automóvil de aire comprimido a partir del concepto del que ya hablamos en +Ecomotor.es. El Airpod, como ha sido bautizado este peculiar coche, promete revolucionar la movilidad urbana con una autonomía de 220 kilómetros (menos de la prevista por el citado prototipo) y una velocidad de 70 km/h.

Se trata de un pequeño automóvil, similar al vagón de un funicular, que tiene dos amplias ventanas laterales y una frontal que se une a un techo solar y que posee las funcionalidades de cualquier vehículo, aunque la compañía india no ha adelantado muchos datos acerca de sus futuras especificaciones técnicas.

Lo más interesante es su tanque de aire comprimido, de 175 litros de capacidad y 350 bares de presión, que se puede recargar en estaciones especializadas o mediante un motor eléctrico en un sistema de automoción híbrido. Además, el equipo de ingenieros de Tata contempla la opción de que en el frenado el automóvil recupere parte de la energía en el frenado.

El desarrollo técnico del prototipo está bastante avanzado, pero la compañía asegura que el gran reto es encontrar una forma de comercializar el producto. Aunque los automóviles de aire comprimido son un proyecto que ya lleva varios años esbozado en la industria de coches ecológicos, la compañía india ha avanzado varios pasos por delante de sus competidoras.

Sin embargo, después de tres años de intenso desarrollo, precisa que se halla ya en la siguiente fase de producción de la gama AirPod y ahora busca formas de comercialización del producto. Tata asegura que en los próximos años se verá una gama de AirPod circulando por las ciudades."

EL VELOMOBIL

Es un vehículo de tracción humana , encerrado por la ventaja aerodinámica y protección contra el clima y colisiones. Son casi siempre de un solo pasajero vehículos. Se derivan de las bicicletas reclinadas y triciclos , con la adición de un completo carenado (cáscara aerodinámica). Hay pocos fabricantes de velomobiles, algunos son de fabricación casera. Existen modelos tienen la cabeza del operador expuesta, lo que tiene la ventaja de dar al operador de visión sin obstrucciones, permiten escuchar y facilitan la refrigeración, pero tienen la desventaja de estar más expuesta a la intemperie y coeficiente aerodinámico menor. Vehículos similares que no sean de tracción humana en cambio se denominan microcoches .

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MOVILIDAD ELÉCTRICA

En nuestra vida diaria, el desplazarse por nuecleos urbanos a determinadas horas, utilizando nuestro coche puede ser toda una prueba de paciencia y encontrar aparcmiento a una distancia "razonable" de nuestro destino, toda una hazaña. Estan apareciendo nuevas alternativas de desplazamiento urbano y una de las que más esta teniendo repercusión y crecimiento es la bicicleta eléctrica.

La Bicicleta Eléctrica

Es un medio de transporte que no se inventó ayer precisamente aunque, con los problemas de movilidad urbana existentes así como el incesante subir de combustibles, han hecho que reaparezca con fuerza la bicicleta "clásica" y también la eléctrica. Las nuevas tecnologías, en aleaciones y materiales hacen que los pesos sean contenidos y las nuevas baterías de Li proporcionan mayores autonomias. Hay bicicletas eléctricas casi para cada necesidad, urbanas, de montaña, MBT, de tres ruedas, etc.

BIODIESEL

BIODIESEL

Se trata de un combustible que se obtiene por la transesterificación de trigliceridos ( aceite ). El producto obtenido es muy similar al gasóleo obtenido del petróleo (también llamado petrodiésel) y puede usarse en motores de ciclo diésel , aunque algunos motores requieren modificaciones.

El proceso de transesterificación consiste en combinar el aceite (normalmente aceite vegetal ) con un alcohol ligero, normalmente metanol , y deja como residuo glicerina que puede ser aprovechada por la industria cosmética, entre otras.

La fuente de aceite vegetal suele ser aceite de colza , pues es la planta con mayor rendimiento de aceite por hectárea, aunque también se pueden utilizar aceites usados (por ejemplo, aceites de fritura), en cuyo caso, la materia prima es muy barata y además se reciclan lo que en otro caso serían residuos .

Rendimiento

Su energía específica es un 5% menor que la del gasoil, pero su elevada lubricidad compensa esta diferencia, por lo que el rendimiento energético de ambos combustibles es esencialmente el mismo.
La lubricidad del BIODIESEL es notable: duplica la vida útil de los motores que lo utilizan. Por este motivo se lo usa mezclado con gasoil de bajo tenor de azufre, para mejorar la lubricidad de éste. También se mejora asi el índice de cetano del gasoil fósil. Esta solucion es usada actualmente en Francia.

Contaminación

El biodiesel reduce la contaminación. Las emisiones netas de dióxido de carbono (CO2) y de dióxido sulfuroso (SO2) se reducen un 100 %. La emisión de hollín se reduce un 40-60%, y las de hidrocarburos (HC) un 10-50 %. La emisión de monóxido de carbono (CO) se reduce un 10-50%. Se reduce igualmente la emisión de hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAHs), y en particular de los siguientes derivados, de comprobada acción cancerígena: Fenantrén - 97%; Benzoflúorantren - 56%; Benzopirenos - 71%. Finalmente, la emisión de compuestos aromáticos y aldehídos se reduce un 13%, y las de óxidos nitrosos (NOx) se reducen, o aumentan, 5-10% de acuerdo con el desgaste del motor, y la calibración de la bomba inyectora.

El BIODIESEL es 100% biodegradable. En menos de 21 días, desaparece toda traza del mismo en la tierra. Su toxicidad es inferior a la de la sal común de mesa. Su combustión genera, de acuerdo con el aceite vegetal que se utilice, nuevo o usado, un olor similar al de las galletas dulces, o al de las papas fritas.

BIOCOMBUSTIBLES

BIOCOMBUSTIBLES

Un biocarburante o biocombustible es una mezcla de hidrocarburos que se utiliza como combustible en los motores de combustión interna y que deriva de la biomasa, materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de energía.

Para muchos autores, lo correcto para referirse a este tipo de combustibles es hablar de agrocombustibles, el prefijo "bio-" se utiliza en toda la UE para referirse a los productos agrícolas en cuya producción no intervienen productos de sintesis.

Para la obtención de los biocarburantes se pueden utilizar especies de uso agrícola tales como el maíz o la mandioca, ricas en carbohidratos, o plantas oleaginosas como la soja, girasol y palmas. También se pueden emplear especies forestales como el eucalipto y los pinos.

Al utilizar estos materiales se reduce el CO2 que es enviado a la atmósfera terrestre ya que estos materiales van absorbiendo el C02 a medida que se van desarrollando, mientras que emiten una cantidad similar que los carburantes convencionales en el momento de la combustión.

En Europa, Argentina y Estados Unidos ha surgido diversa normativa que exige a los provedores mezclar biocombustibles hasta un nivel determinado. Generalmente los biocombustibles se mezclan con otros combustibles en cantidades que varian del 5 (B5) al 10%.

Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales, como el petróleo o el carbón.

Los biocarburantes más usados y desarrollados son el bioetanol y el biodiésel.

• El bioetanol, también llamado etanol de biomasa, por fermentación alcohólica de azúcares de diversas plantas como la caña de azúcar, remolacha o cereales . En 2006, Estados Unidos fue el principal productor de bioetanol (36% de la producción mundial), Brasil representa el 33,3%, China el 7,5%, la India el 3,7%, Francia el 1,9% y Alemania el 1,5%. La producción total de 2006 alcanzó 55 mil millones de litros.
• El biodiésel, se fabrica a partir de aceites vegetales, que pueden ser ya usados o sin usar. En este último caso se suele usar raps, canola, soja o jatrofa, los cuales son cultivados para este propósito. El principal productor de biodiésel en el mundo es Alemania, que concentra el 63% de la producción. Le sigue Francia con el 17%, Estados Unidos con el 10%, Italia con el 7% y Austria con el 3%.

Otras alternativas, como el biopropanol o el biobutanol, son menos populares, pero no pierde importancia la investigación en estas áreas debido al alto precio de los combustibles fósiles y su eventual término.

Inconvenientes

El término biocombustible ha sido cuestinado, proponiéndose como más correcto usar el sustantivo agrocombustibles,el prefijo "bio-" se utiliza en toda la UE para referirse a los productos agrícolas en cuya producción no intervienen productos de síntesis. Los mayores inconvenientes de estos productos es la utilización de cultivos de vegetales comestibles (sirva como ejemplo el maíz o la caña de azúcar); o el cambio de uso de tierras dedicadas a la alimentación al cultivo de vegetales destinados a producir biocombustibles, provocando en otras ocasiones la desforestación o desecación de terrenos vírgenes o selváticos, ya que al subir los precios se financia la tala de bosques nativos.

Es necesario además tener en cuenta en la contabilidad de los inputs indirectos de energía, tal es el caso de la energía incorporada en el agua dulce empleada. La importancia de estos inputs depende de cada proceso, en el caso del biodiesel, por ejemplo, se estima un consumo de 20 kilogramos de agua por cada kilogramo de combustible: dependiendo del contexto industrial la energía incorporada en el agua podría ser superior a la del combustible obtenido.

Tanto en el balance de emisiones como en el balance de energía útil si la materia prima empleada procede de residuos, estos combustibles colaboran al reciclaje. Pero es necesario considerar si la producción de combustibles es el mejor uso posible para un residuo concreto. Si la materia prima empleada procede de cultivos, hay que considerar si éste es el mejor uso posible del suelo frente a otras alternativas (cultivos alimentarios, reforestación, etc.). Esta consideración depende sobre manera de las circunstancias concretas de cada territorio.

España

En España existe un tipo impositivo especial para biocarburantes de cero euros por 1.000 L. El tipo especial se aplicará exclusivamente sobre el volumen de biocarburante aun cuando éste se utilice mezclado con otros productos.

Se consideran como biocarburantes los siguientes productos:

a) El alcohol etílico producido a partir de productos agrícolas o de origen vegetal (bioetanol) definido en el código NC 3207.20, ya se utilice como tal o previa modificación química.

b) El alcohol metílico (biometanol) definido en el código NC 2905.11.00 y obtenido a partir de productos de origen agrícola o vegetal, ya se utilice como tal o previa modificación química.

c) Los aceites vegetales definidos en los códigos NC 1507, 1508, 1510, 1511, 1512, 1513, 1514, 1515 y 1518, ya se utilicen como tales o previa modificación química.

El IFAPA ha admirado que España es un gran productor de bioetanol y muy consumidor.