combustibles para la alimentación de los motores de la ingeniería automotriz han sido, desde sus primeros diseños, el factor más importante en su funcionamiento. Las propiedades de un combustible determinan el tipo de motor de combustión interna a utilizar, y asimismo, un ciclo de funcionamiento que se adecúa a ciertas características especiales de un combustible.
El presente capítulo trata de las generalidades de los combustibles, combustibles convencionales, combustibles alternativos, combustibles emergentes, energía, potencia y la tecnología automotriz compatible con los combustibles existentes en el mercado.
En esta sección se introducen los fundamentos de los combustibles convencionales, alternativos, emergentes y la tecnología de los motores de combustión interna que requieren de estos combustibles.
1. GENERALIDADES DE COMBUSTIBLES
En esta introducción se reseña el origen de la energía y los combustibles en el planeta Tierra, presentando una distribución de la energía solar en nuestro orbe.
a) Energía de posición del planeta Tierra en el universo:
La energía de posición del planeta Tierra comprende la energía asociada a los otros planetas y al universo con los campos gravitatorio, electromagnético, radioeléctrico y otros. Esta energía de posición es de mínima magnitud comparada con la energía solar incidente sobre nuestro planeta.
b) Energía solar incidente sobre el planeta Tierra:
La energía solar se divide en energía actual o energía incidente sobre el planeta y la energía almacenada, que es la que incidió en el pasado y se depositó como energía interna del planeta.
La energía actual se divide en directa e indirecta. La energía directa comprende la captación térmica mediante paneles y concentradores de energía, y la captación fotónica, que se da por medio de celdas fotovoltaicas o por biomasa vegetal y animal residual.
La energía indirecta la forma la energía eólica del aire de la atmósfera e hidráulica de mares, ríos, lagos y otras masas acuáticas.
La energía almacenada es la energía interna del planeta y comprende la energía en materia radioactiva, la energía geotérmica y la energía en materia fósil.
El combustible fósil proveniente de la materia fósil, combustible convencional, se relaciona con el combustible proveniente de la biomasa actual, combustible renovable o biomásico, para dar lugar a los combustibles alternativos. Estos dan lugar a biocombustibles puros, combustibles emergentes, y también mezclas entre combustibles convencionales y biocombustibles. Actualmente, estas mezclas de biocombustible están mundialmente comercializadas en diversas composiciones convencionales y de biocombustible.
A continuación se indican brevemente algunos ejemplos de combustibles fósiles y biomásicos.
Combustibles fósiles (cuasi-directos, agotables):
– Gas natural (natural gas) y derivados.
– Carbón mineral (coal) y derivados.
– Petróleo (petroleum, oil) y derivados.
Combustibles biomásicos (cuasi-directos, renovables):
– Residuales forestales (leña, ramas, hojas, aserrín de madera).
– Carbón vegetal (charcoal, subproducto de la destilación seca de madera).
– Residuales agrarios y agroindustriales (ramas, hojas, tallos, bagazo, orujo).
2. COMBUSTIBLES CONVENCIONALES
Para esta sección se ha tomado como base la información del Grupo de Trabajo n.° 10 del Congreso Nacional del Medio Ambiente 8 (Conama, 2006b), que detalla:
a) Definición y propiedades:
La gasolina y el diésel n.° 2 son mezclas complejas de hidrocarburos que destilan en un intervalo de temperaturas determinado; menor temperatura en gasolina como más volátil y mayor temperatura en diésel n.° 2 como menos volátil.
Además de hidrocarburos de origen fósil, los combustibles pueden mezclarse con biocombustibles, gasolina con alcohol carburante y diésel n.° 2 con biodiésel; y en el caso de la gasolina puede tener aditivos como agentes oxigenantes, generalmente etil-éter, butil-éter o metil-terbutil-éter.
En el Perú, la normatividad oficial de combustibles corresponde al Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (Indecopi).
b) Beneficios:
– Almacenamiento y distribución de los combustibles deben ser confiables.
– Precios competitivos.
– Adecuados para la introducción de los biocombustibles.
– Muy eficientemente adaptados a los vehículos.
c) Inconveniencias:
– Obligación legal de uso de mezclas con combustibles alternativos.
3. COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS
Los combustibles considerados son el biodiésel, bioetanol, gas natural, gas licuado de petróleo, electricidad como vector energético, dimetiléter e hidrógeno.
3.1 Biodiésel
a) Definición y propiedades:
El biodiésel es un éster metílico de ácidos grasos que se obtiene a partir de aceites vegetales y que puede utilizarse en vehículos Diésel.
Los aceites vegetales utilizados están compuestos principalmente por ésteres denominados triglicéridos. Para obtener el biodiésel es necesario convertir los triglicéridos en ésteres de metilo. Esto se consigue a través de una reacción denominada transesterificación.
El biodiésel es un sustituto renovable del diésel petrolero para motores de combustión interna de vehículos de transporte. Este combustible puede aumentar la seguridad energética, mejorar las condiciones ambientales y el cuidado de la salud pública.
b) Beneficios:
– Beneficios medioambientales.
– Creación de empleo en el sector agrario.
– Aumento de seguridad en el abastecimiento.
– Mercado en expansión del biocombustible.
– Permite cumplir con protocolo de Kyoto al sector del transporte.
– Introducción obligatoria en mezclas con el diésel de origen petrolero.
– Reducción del precio de la glicerina (subproducto).
c) Inconveniencias:
– Baja rentabilidad del biocombustible.
– Se hace viable económicamente si el precio del petróleo aumenta a un nivel muy alto.
3.2 Bioetanol
a)