Hacía Combustiones más Eficientes

En la Argentina, los automóviles pueden cargar en sus tanques alguno de estos combustibles: nafta común, nafta especial, nafta sin plomo, gasoil o gas natural comprimido (GNC), todos de origen fósil. Hace años también era posible cargar alconafta en algunas de nuestras provincias, consistente en una mezcla de alcohol etílico proveniente de la caña de azúcar, es decir de la biomasa, con nafta. Los nuevos motores ciclo Otto y Diesel para autos aprovechan mucho mejor el combustible y mejoran la eficiencia energética, lo que se traduce en menor consumo y contaminación.

Por Jorge Gualtieri

De nada serviría la gran perfección lograda durante los últimos diez años en las plantas motrices si no fuera acompañada por un mejoramiento en las propiedades de los combustibles, que se obtiene con perfeccionados procesos de obtención y con el agregado en la refinería de aditivos especiales.

Entre las naftas, la más reciente en el mercado es la llamada nafta “ecológica” o nafta “verde”, que no contiene el aditivo o base de tetraetilo de plomo, una substancia antidetonante y que eleva el índice de octanos del carburante. Este índice es la medida de la resistencia a la inflamación por autoencendido de un combustible. Se ha comprobado que los residuos de este aditivo son altamente contaminantes, y además provocan la inmediata inutilización del catalizador de los modernos automóviles. La nafta “ecológica” no contiene plomo, sino un aditivo en base a éter, más ecológico y que no daña al catalizador, por lo cual se la debe utilizar en todos los automóviles que lo contengan.

Gracias a exhaustivos programas de investigación, los ingenieros consiguie ron comprender los complejos procesos de la combustión que se verifican en el interior de los cilindros. El resultado es que los motores a nafta, por ejemplo, llegan a consumir hasta un 30% menos que hace 10 años, además de producir menos ruidos y emitir entre un 60 y un 90% menos de elementos contaminantes.

La nafta común se diferencia de la especial en que tiene un número de octanos menor, y por ello podría provocar inconvenientes de “pistoneo” en los motores susceptibles, particularmente en los que tienen un elevado grado de compresión.

A menudo las refinerías de petróleo deben adaptar sus esquemas de elaboración para adecuarse a las necesidades del mercado. A través de los años, los adelantos en el diseño de motores provocaron la demanda de naftas que permitan desarrollar la mayor potencia para la cual han sido diseñados. Por lo tanto, se requieren procesos de obtención como la refinación al cobalto y al platino, mediante los cuales se obtienen naftas de alta performance.

Una buena nafta debe primordialmente permitir un arranque fácil en frío, un calentamiento rápido del motor y debe permitirle desarrollar su máxima potencia y pique con la mejor economía a todos los regímenes de marcha. Además, no debe ensuciar los inyectores, las cámaras de combustión, las bujías y las cabezas de cilindros.

Dos naftas del mismo número de octanos pueden tener un comportamiento muy distinto en el mismo motor. Ello depende de su composición y no es medido en forma completamente exacta por el número de octanos. Las naftas elaboradas por el proceso de craqueo catalítico han demostrado poseer cualidades antidetonantes sobresalientes en todos los regímenes por contener en su composición hidrocarburos cuya constitución molecular los hace naturalmente antidetonantes.

El índice de octanos para una nafta común está comprendido entre 91 y 94, y para la especial entre 98 y 100.

EL GASOIL QUE QUEMAN LOS DIESEL

Dentro de pocos años aparecerá una generación de motores Diesel de inyección directa y turboalimentados, para automóviles cuyo consumo promedio será de tan sólo 3 litros de gasoil cada 100 kilómetros. Para obtener un óptimo funcionamiento y un rendimiento económico de un motor Diesel de tales características, es necesario utilizar un combustible de calidad apropiada y cualidades correctamente balanceadas. Esa calidad se traduce en beneficios que pueden sintetizarse en: fácil arranque en frío, limpieza en el sistema de combustible, buena atomización, ausencia de depósitos y barros, suavidad de marchas, gastos de mantenimiento menores, economía de operación y ausencia de golpeteo.

En lugar de tener un número de octanos, como es el caso de las naftas, el gasoil tiene un número de cetanos, que es una medida de la calidad de un combustible Diesel o de la facilidad de auto-ignición bajo las condiciones de presión y temperaturas reinantes en el interior de los cilindros del motor.

El número de cetanos, que en los Diesel modernos corresponde a un valor comprendido entre 45 y 55, influye en el golpeteo, el arranque en frío, el calentamiento del motor y la buena combustión.

Después de un arranque en frío y hasta que el motor alcance la temperatura de régimen, puede producirse la emisión de humo blanco, que contiene componentes del combustible no quemado. Un alto número de cetanos reduce la formación de este humo blanco y también el tiempo durante el cual aparece, lo que se traducirá en una disminución de los depósitos provenientes de la combustión, en los cilindros.

También se relacionan con el número de cetanos el golpeteo y, consecuentemente, la suavidad de marcha. A un menor número de cetanos, corresponde un mayor retardo y un mayor golpeteo, lo que puede causar daños mecánicos de importancia en el motor. Son obvias entonces las ventajas de utilizar un combustible para motores Diesel de alto número de cetano.

El contenido de azufre en los combustibles Diesel tiene gran importancia, porque su presencia en cantidad excesiva produce corrosión en el sistema de escape, depósitos indeseables en la cámara de combustión y desgaste en los pistones, aros y cilindros, especialmente trabajando con bajas temperaturas en las camisas de agua. Es evidente, entonces, la necesidad de utilizar combustibles con bajo contenido de azufre y usar un lubricante adecuado y de reconocida calidad, evitando así los daños en partes vitales del motor.

También el estado de limpieza interna del motor depende en gran parte de la estabilidad química del combustible. Un gasoil inestable es fácilmente oxidable, generando la formación de compuestos indeseables como sedimentos y gomas que taponan filtros e inyectores, dando lugar también a la aparición de barnices y lacas a lo largo del sistema de combustible.

Los motores Diesel requieren un combustible estable a través de un largo almacenamiento y con alta resistencia a la degradación debido a las relativamente altas temperaturas de operación.

Gracias a la aplicación de la electrónica digital en el control de la inyección, así como a la utilización de un catalizador especial y a las mejoras en el proceso de combustión, los Diesel de hoy consumen menos combustibles que los de generaciones anteriores, y emiten menos sustancias contaminantes.

La drástica reducción en el consumo, al llegar a los 3 litros cada 200 kilómetros, es muy importante porque se reducen también las emisiones de dióxido de carbono.

EL GAS NATURAL COMPRIMIDO

Los vehículos que operan con GNC (gas natural comprimido) son cada vez más populares en nuestro medio, principalmente en flotas de taxis, remises y vehículos comerciales livianos destinados a repartos. Sus motores emiten menor cantidad de sustancias altamente contaminantes como el óxido de nitrógeno, el monóxido de carbono y los hidrocarburos sin quemar, y no presentan ningún tipo de evaporación.

Asimismo, el gas natural no contiene azufre y no se mezcla con el aceite lubricante. En consecuencia, con el GNC no hay emisiones de azufre y el aceite de lubricación, las cámaras de combustión y las bujías de encendido permanecen por más tiempo libres de depósitos indeseables. Su naturaleza gaseosa elimina los problemas del arranque en frío y de precalentamiento asociados con una mala vaporización de los combustibles líquidos y por ello se elimina la característica de “mezcla rica” típica de los motores que consumen combustibles líquidos.

Unos 60 litros de gas natural equivalen a sólo 13 litros de nafta aproximadamente.

CONCLUSION

En nuestro país se seguirá utilizando la nafta, el gasoil y el GNC hasta bien entrado el siglo XXI y hasta tanto no se ofrezca un combustible alternativo realmente ecológico como el hidrógeno asociado a las pilas de combustible y con la tracción eléctrica. Tal vez podría reaparecer el etanol, un alcohol que se produce por la fermentación de biomasa que contine azúcar o almidón, y con el cual Brasil ha ganado muchas experiencias antes de su abandono. El combustible Diesel obtenido de la biomasa es otra posibilidad.

Los combustibles de origen fósil todavía admiten ser mejorados y adaptados a las exigencias de las nuevas generaciones de motores térmicos.

Particularmente interesante y promisorio es el futuro de los nuevos Diesel de inyección directa y también de los motores a nafta de inyección directa.

Bibliografia

– Alternative Cars in the 21st Century, por Robert Q. Riley, SAE International, Estados Unidos.

– Tablas de la técnica del automóvil, por G.Hamn y G. Burk, Editorial Reverté, Barcelona.

– Base de datos de combustibles, Información Ambiental, Suecia.

ECOLOGIA & NEGOCIOS – Nº 7 Año: 2 – Enero de 1998