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Es posible aumentar el contenido bio de las gasolinas

Investigadores de la UPM analizan distintas mezclas de combustibles con el fin de incrementar la fracción bio de las gasolinas para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero sin perjudicar el funcionamiento del motor.

 

Las normativas que regulan la disminución de emisiones de CO2 a la atmósfera obligan a sustituir paulatinamente los combustibles fósiles por otros de origen renovable. Con el fin de caracterizar las propiedades de los nuevos combustibles, investigadores de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (ETSIDI), en colaboración con el Laboratorio de Combustibles de la Fundación Gómez Pardo (FGP), han elaborado un mapa de propiedades de mezclas ternarias de gasolina, bioetanol y etil tert-butil éter (ETBE) para, en función de las circunstancias concretas de precios, normativas, etc., poder optimizar su composición y, efectivamente, disminuir las emisiones contaminantes que produce su combustión sin que esto repercuta en el normal funcionamiento del motor.

Actualmente existe la necesidad de reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera a nivel global con el fin de revertir el efecto invernadero. Esto ha conducido al desarrollo de normativas que obligan a sustituir los combustibles fósiles tradicionales por otros de origen renovable. Los sustitutos habituales para la gasolina son el bioetanol (100% renovable) y el ETBE (47% renovable) que se obtiene en las refinerías a partir del isobutileno (derivado del petróleo) y del bioetanol.

El cambio del tipo de combustible puede acarrear en los motores de automoción importantes problemas que pueden traducirse en un funcionamiento inadecuado y en un aumento de sus emisiones contaminantes. Para evitarlo, las normativas de calidad de los combustibles (EN 228 y otras) acotan dentro de ciertos límites el contenido en oxígeno, la presión de vapor (RVP), la curva de destilación: porcentajes evaporados a 70, 100 y 150ºC (E70, E100, E150), etc.

Estudiar cómo se ven afectados los parámetros fijados por las normativas al añadir a la gasolina combustibles renovables ha sido el objetivo del trabajo llevado a cabo por los investigadores de UPM en colaboración con la Fundación Gómez Pardo. En conjunto, han abordado la elaboración de un mapa de propiedades de mezclas ternarias de gasolina-etanol-ETBE que les ha permitido enunciar una serie de recomendaciones, en cuanto a la composición, en función del escenario de precios, normativas, etc. ante el que nos encontremos.

Figura 1. Mapas de la presión de vapor, Vapour Lock Index y Conducibilidad (L.M. Rodríguez-Antón et al. / Fuel 156 (2015) 81–86)

Figura 2. Mapas de la presión de E70, E100 y E150 (L.M. Rodríguez-Antón et al. / Fuel 156 (2015) 81–86)

 

El contenido en oxígeno es el parámetro que limita de forma más importante el uso de etanol y ETBE (Figs. 1, 2) ya que al ser éstos combustibles oxigenados, modifican la estequiometría de la combustión pudiendo afectar negativamente al funcionamiento del motor. Para evitarlo se debe adecuar la cantidad de combustible introducida al motor a las características del combustible. Los sistemas de inyección electrónicos modernos son capaces de hacerlo e, incluso, de aprender con la experiencia. No obstante, en el parque automovilístico conviven otros motores no tan avanzados tecnológicamente incapaces de adaptarse.

La RVP (Fig. 1) es otro parámetro que limita la adición de etanol y ETBE por afectar notablemente a la facilidad de arranque del motor y a las emisiones de hidrocarburos por evaporación. La curva de destilación: E70, E100 o E150 (Fig. 2) afecta a diferentes aspectos del motor como son la aceleración, el consumo de combustible, el funcionamiento en frío y en caliente, etc. Otros parámetros que se han estudiado son el Vapour Lock Index (VLI), derivado de los anteriores, ya que controla la formación de burbujas en los conductos de combustible, así como el Driveability Index (DI) que controla la rapidez de respuesta del motor al acelerador.

La gasolina base ensayada contenía un 6% de concentración en volumen (v/v) de ETBE. Así, tal y como muestran los gráficos y a nivel de ejemplo de aplicación, se observa que una mezcla de gasolina base con 8% v/v de etanol y 0% v/v de ETBE (E8T0) cumple con el límite de oxígeno (3.7% m/m) pero supera el límite fijado a la RVP (60 kPa). Sin embargo, las mezclas E0T18.5 y E2.5T12.5, con igual contenido de oxígeno, no superan la RVP. No obstante, estos últimos difieren en cuanto a sus contenidos en energía renovable: 9.87% y 9.21% respectivamente.

Con todo lo anterior, dependiendo de las circunstancias de precios, normativas, etc., estos mapas servirán para  optimizar la composición de las mezclas según los diferentes criterios que se apliquen pudiendo incrementar el contenido en energía renovable sin afectar al funcionamiento del motor y contribuyendo, así, a revertir el efecto invernadero.

Este trabajo está enmarcado dentro de un estudio más amplio en el que se ha trabajado con isobutanol y diferentes tipos de gasolina. Los trabajos han sido realizados por estudiantes de la ETSIDI bajo supervisión de técnicos de la FGP y profesorado de la ETSIDI.

 

Rodríguez-Antón LM, Gutiérrez-Martín F, Martinez-Arevalo C. Experimental determination of some physical properties of gasoline, ethanol and ETBE ternary blends. Fuel 156 (2015) 81–86

 

 

 

 
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