Combustibles - elmundodelautomovil

COMBUSTIBLES
Combustible es cualquier material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma
violenta con desprendimiento de calor poco a poco. Supone la liberación de
una energía de su forma potencial (energía química) a una forma utilizable sea
directamente (energía térmica) o energía mecánica (motores térmicos) dejando como
residuo calor (energía térmica). En general se trata de sustancias susceptibles
de quemarse.
BIOCOMBUSTIBLES
Los llamados biocombustibles (un tanto impropiamente porque los combustibles fósiles
también proceden de materia orgánica, materia viva, fosilizada), son sustancias
procedentes del reino vegetal, que pueden utilizarse como combustible, bien
directamente, o tras una transformación por medios químicos.
Entre ellos se encuentran:
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Sólidos (aprovechamiento de materias sólidas agrícolas: madera o restos de
otros procesos, como cáscaras no aprovechables de frutos), que se
aglomeran en pellas combustibles;
Líquidos, en general procedentes de transformaciones químicas de ciertas
materias orgánicas, como el bio-alcohol o el bio-diésel
Gaseosos, como el llamado biogás, que es el residuo natural de la
putrefacción de organismo vivos en atmósfera controlada y que está
compuesto de metano y dióxido de carbono a partes más o menos iguales.
GAS LICUADO DEL PETRÓLEO (GLP)
El GLP (LPG en inglés) es una mezcla de butano y propano que se almacena a una
presión de 10 bares, es decir, estado líquido. Es un combustible de origen fósil
disponible en enormes cantidades en el planeta. También se puede llamar GLV, gas
licuado vehicular.
Esta tecnología no tiene mucho que ver con el GNC (gas natural comprimido o gas
natural vehicular), ya que en ese caso hablamos de depósitos a alta presión. El GLP se
utiliza en motores de combustión interna por encendido de chispa, vamos, lo que viene
siendo motor de ciclo Otto, o vulgarmente “gasolina”.
El GLP tiene una serie de ventajas ambientales y económicas que le hacen
especialmente interesante, aunque aún dispone de ciertos inconvenientes que impiden su
uso a escala masiva. De Pirineos hacia arriba, es decir, Europa, hay 7 millones de
vehículos funcionando con GLP y hay más de 35.000 surtidores. En España habrá
menos de 10.000 vehículos usándolo y unas 35 EESS que lo suministran.
Prácticamente cualquier vehículo con motor de gasolina puede funcionar con GLP, pero
necesita una adaptación previa o estar fabricado pensando especialmente en esto. Los
diesel no pueden funcionar con GLP debido a complicaciones técnicas que lo hacen
inviable y en lo sucesivo consideraremos que no existen.
El GLP se almacena en un depósito adicional, cilíndricos ubicados en maletero o
toroidales (parecidos a un donut) en el hueco de la rueda de repuesto. Todo vehículo
transformado pasa a ser bi-fuel: puede funcionar con gasolina o con GLP, usando un
combustible a la vez, no mezclados, pero se puede cambiar en marcha.
La adaptación consiste en adaptar inyectores, conductos de bombeo de combustible,
instalación de depósito y un conmutador que alterna un combustible u otro. El
encendido del motor siempre se hace con gasolina hasta que el agua del refrigerante
alcanza 40ºC. La autonomía se extiende al poder agotarse ambos depósitos. El depósito
de GLP nunca se llena más de un 80% por razones de seguridad.
PETRÓLEO
Los motores de los vehículos, utilizan generalmente como carburante la gasolina o el
gasóleo, derivados del petróleo que es un líquido oleoso compuesto
de carbono e hidrógeno en distintas proporciones y con un alto poder energético.
Se encuentra en profundidades que varían entre los 600 y los 5.000 metros. Este recurso
ha sido usado por el ser humano desde la Antigüedad: los egipcios usaban petróleo en la
conservación de las momias, y los romanos, de combustible para el alumbrado.
El petróleo y sus derivados tienen múltiples y variadas aplicaciones. Además de ser un
combustible de primer orden, también constituye una materia prima fundamental en la
industria, pues a partir del petróleo se pueden elaborar fibras, caucho artificial, plásticos,
jabones, asfalto, tintas de imprenta, caucho para la fabricación de neumáticos y un sin
número de productos que abarcan casi todos los productos del campo.
DIHIDRÓGENO
El dihidrógeno es una molécula diatómica compuesta por dos átomos de hidrógeno; a
temperatura ambiente es un gas inflamable, incoloro e inodoro.
En laboratorio se obtiene mediante la reacción de ácidos con metales como el zinc e
industrialmente mediante la electrólisis del agua. El hidrógeno se emplea en la
producción de amoníaco, como combustible alternativo y recientemente para el
suministro de energía en las pilas de combustible.
COMO COMBUSTIBLE
Se ha hablado mucho del hidrógeno molecular como posible portador de energía. El uso
del H2 tendría la ventaja de que las fuentes fósiles podrían usarse directamente para la
obtención del gas (a partir de metano, por ejemplo). El H2 usado en los medios de
transporte produciría una combustión limpia en la que el único producto sería el agua,
eliminando por completo las emisiones de CO2.
Sin embargo, los costes para la infraestructura necesaria para llevar a cabo una
conversión completa a una economía del hidrógeno serían sustanciales. Además, la
densidad energética del hidrógeno líquido o gaseoso (dentro de unas presiones
prácticas) es significativamente menor que los combustibles tradicionales.
Por ejemplo, puede emplearse en motores de combustión interna. Una flota de
automóviles con motores de este tipo es mantenida en la actualidad por Chrysler-BMW.
Además, las pilas de combustible en desarrollo parece que serán capaces de ofrecer una
alternativa limpia y económica a los motores de combustión interna.
Debido a que el hidrógeno es escaso en forma libre y la mayor parte de él se encuentra
combinado con otros elementos, no es una fuente de energía primaria, como sí lo son
el gas natural, el petróleo y el carbón. En realidad el hidrógeno es un vector energético,
es decir un portador de energía que se debe producir a partir de fuentes primarias.
Aun así el hidrógeno como combustible presenta diversas ventajas. El hidrógeno se
quema en el aire libre cuando hay concentraciones entre el 4 y 75% de su volumen, en
cambio el gas natural lo hace entre 5,4 y 15%. La temperatura por combustión
espontánea es de 585 °C, mientras que para el gas natural es de 540 °C. El gas natural
explota en concentraciones de 6.3 a 14%, mientras que el hidrógeno requiere
concentraciones entre el 13 y el 64%, por lo que el gas natural es más explosivo que el
hidrógeno.
Uno de los principales problemas que se tienen con el hidrógeno es su almacenamiento
y transporte. Si se confina en forma gaseosa, el contenedor tendría que soportar
presiones de hasta 200 atmósferas. Si se desea almacenar en forma líquida, se tiene que
enfriar a -253 °C y posteriormente guardarse en un depósito perfectamente aislado. Otra
forma de almacenamiento se puede llevar a cabo mediante una reacción química
reversible con diversas sustancias formando hidruros metálicos.
VEHÍCULOS DE HIDRÓGENO
El vehículo con pila de combustible se considera un vehículo de cero emisiones porque
el único subproducto del hidrógeno consumido es el agua, que adicionalmente puede
también mover una micro-turbina (véase automóvil de vapor).
A día de hoy (enero 2010), Honda es la única firma que ha obtenido la homologación
para comercializar su vehículo impulsado por este sistema, el FCX Clarity, en Japón y
Estados Unidos. El FCX Clarity empezó a comercializarse en Estados Unidos en julio
de 2008 y en Japón en noviembre del mismo año. De momento, la compañía no ha
anunciado planes de comercializarlo en Europa, aunque sí se sabe que en el centro de
I+D de Honda en Alemania ya trabajan con él.
GASÓGENO
La gasificación del carbón y de combustibles que contienen carbono y el uso del gas
como combustible para motores de combustión interna, es una tecnología que se ha
utilizado durante más de un siglo.
El motor de combustión interna emplea como combustible el gas generado por la
gasificación de material vegetal con aire. El gas se limpia y refrigera antes de entrar en
el motor.
Recientemente se ha despertado de nuevo el interés por esta tecnología, especialmente
como un medio de utilizar combustibles de biomasa, en vez de combustibles de petróleo
importados, en países en desarrollo. Este interés procede de la evidencia bien
documentada de que durante la Segunda Guerra Mundial más de 1 millón de vehículos autobuses, camiones, automóviles, barcos y trenes- fueron propulsados por
gasificadores alimentados a base de madera, carbón vegetal, turba o carbón mineral. No
obstante, después de la guerra se produjo un retorno total a los combustibles líquidos,
tan pronto como volvieron a estar disponibles, debido evidentemente a su comodidad,
seguridad y ventajas económicas.
TEORÍA DE LA GASIFICACIÓN
La materia de un combustible sólido suele componerse de los elementos carbono,
hidrógeno y oxígeno. Además, puede haber nitrógeno y azufre pero como sólo están
presentes en pequeñas cantidades, no van a ser considerados en el análisis siguiente.
En los tipos de gasificadores el combustible sólido se calienta por combustión de una
parte del combustible. Los gases de la combustión se reducen seguidamente pasándolos
a través de un lecho de combustible a alta temperatura.
En la combustión completa se obtiene dióxido de carbono, a partir del carbono y agua,
del hidrógeno. El oxígeno procedente del combustible se incorpora naturalmente a los
productos de la combustión, reduciendo con ello la cantidad necesaria de aire para la
combustión.
UTILIZACIÓN DEL GAS POBRE CON DIFERENTES TIPOS DE MOTORES
Los motores de encendido por chispa, normalmente utilizados con gasolina o
queroseno, pueden funcionar con gas pobre únicamente. Los motores diesel se pueden
adaptar para funcionar con gas pobre disminuyendo el índice de compresión e
instalando un sistema de encendido por chispa. Otra posibilidad es hacer funcionar un
motor diesel normal, sin transformar, con el sistema de "doble combustible", mediante
el cual el motor proporciona del 0 al 90 por ciento de potencia, a base de gas pobre,
siendo necesario el resto de gasoil para el encendido de la mezcla combustible gas/aire.
La ventaja de este último sistema está en su flexibilidad: en caso de un mal
funcionamiento del gasificador o de falta de combustible de biomasa, generalmente es
posible un cambio inmediato, operando totalmente con diesel.
No obstante, no todos los tipos de motores diesel pueden adaptarse al sistema expuesto
de funcionamiento. Los índices de compresión de los motores diesel con antecámara y
cámara de turbulencia, son demasiado elevados para un funcionamiento adecuado con
doble combustible y el empleo del gas pobre en tales motores origina detonaciones,
ocasionadas por presiones demasiado altas y el retraso del encendido. Los motores
diesel de inyección directa tienen menores índices de compresión y pueden
generalmente transformarse con éxito.