Combustibles
alternativos
para vehículos
José
Reyes González
Doctor en Ciencias Técnicas.
Filiberto Téllez Granda
Ingeniero Mecánico.
Omar
Lee Sánchez
Ingeniero
Mecánico.
Miembros
de CUBASOLAR.
Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables
(CETER).
Tel.: (537) 2055060.
E-mail: joseluis@ceter.cujae.edu.cu
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Millones de
autos circulan en el mundo:
¿cuál combustible emplear?
En los comienzos del
desarrollo del motor de combustión interna el único combustible
de gran disponibilidad era el alcohol. Con el paso del tiempo y a medida
que el automóvil se volvió más popular y omnipresente
se comenzaron a utilizar como combustible los derivados del petróleo.
En la actualidad, el resurgimiento del alcohol como combustible, además
de ofrecer otras ventajas ecológicas y económicas que facilitan
el desarrollo sostenible, es una posible solución para varios países
que no cubren el ciento por ciento de sus necesidades de petróleo,
por lo que tienen que importarlo.
Una de las principales ventajas del alcohol como combustible radica en
que se trata de un recurso renovable, no como los hidrocarburos, que representan
una riqueza única y agotable.
De la gran familia de los alcoholes, el etanol y el metanol son los dos
compuestos que, mezclados con gasolina y diésel, se están
utilizando como combustibles alternativos en los motores de automóviles.
Los combustibles que utilizan la mayor parte de los automóviles
son no renovables: el diésel y la gasolina; y son no renovables,
ya que tardaron millones de años en formarse y al usarlos ya no
podemos volverlos a utilizar. Una vez que los quemamos no los podemos
recuperar. Además, estos combustibles no renovables tienen una
gran desventaja: al quemarse en los motores de combustión interna
de los automóviles generan contaminantes y gases tóxicos.
Combustibles alternativos
Hoy existe una búsqueda continua para obtener combustibles alternativos;
combustibles renovables que contaminen menos y sean más baratos.
Los vehículos con combustibles alternativos son equipos que utilizan
combustibles distintos a los que provienen del petróleo. Han existido
por más de cien años, pero últimamente cautivan la
atención de gobiernos, productores de automóviles y consumidores.
Entre los combustibles alternativos se destacan el gas natural, la electricidad
y el hidrógeno.
Gas natural
comprimido
El gas natural se obtiene directamente de los yacimientos y en Cuba existen
reservas de alguna importancia. Está formado principalmente por
metano, constituido por un átomo de carbono con cuatro hidrógenos.
Esta estructura hace que sea más ligero que el aire, por lo que
si hay una fuga inmediatamente se escapa haciendo más difícil
su explosión.
El metano o gas natural puede utilizarse de dos formas, comprimido o licuado
(líquido); las únicas diferencias son su estado físico
y la manera de cómo fueron «empacados».
El metano no libera grandes emisiones a la atmósfera, por lo que
constituye el combustible alternativo menos contaminante. Pero a la vez,
su pequeño tamaño molecular implica que no contiene tanta
energía, así que necesitamos más gas natural que
gasolina para recorrer la misma distancia.
Existen vehículos que solamente tienen motor para gas natural;
sin embargo, también hay motores capaces de utilizar dos combustibles:
gasolina y gas natural. Así que cuando el conductor no tiene acceso
a gas natural presiona un botón y su motor se alista para recibir
gasolina.
Hoy varios países ya están comenzando a tener autos que
utilizan gas natural como combustible, principalmente para disminuir la
contaminación. Italia tiene ya treinta mil autos con gas natural;
Nueva Zelanda, ciento cincuenta mil, y Canadá, veinte mil. Grandes
empresas automovilísticas, como GMC/Chevrolet, Ford y Chrysler
están produciendo autos capaces de utilizar gas natural.
El gas natural tiene otras aplicaciones. En muchas regiones es utilizado
como combustible en estufas y otros aditamentos de viviendas y fábricas
que necesitan gas. El gas natural se transporta en ductos.
Seguramente muchos lectores han visto los cilindros de gas LP (licuado
de petróleo), cuando camiones los reparten por la ciudad. Este
gas es más pesado que el gas natural, así que puede resultar
más peligroso en caso de una explosión, pues el gas natural
se escapa, mientras que el LP se acumula. Todas las funciones que realiza
el gas LP (en calderas, estufas, hornos y otros aparatos) puede realizarlas
el gas natural.
Electricidad
Los vehículos eléctricos eran frecuentes al comienzo de
1900: había más coches eléctricos que de gasolina.
Esto ocurrió porque la gasolina era muy cara, un motor de gasolina
es difícil de iniciar su funcionamiento, los autos eran ruidosos
y emitían mucho humo. Pero con el tiempo, los coches eléctricos
fueron desapareciendo, ya que se descubrieron nuevas formas más
baratas de obtener gasolina y se inventaron los iniciadores eléctricos
del motor, que con sólo una llave daban marcha al auto.
Los productores de automóviles fueron perfeccionando sus equipos
y los hicieron cada vez menos contaminantes. Diez coches construidos hoy
contaminan igual que quince fabricados hace algunos años. Además,
las gasolinas se han ido modificando para ser menos contaminantes. Sin
embargo, los coches eléctricos están ya regresando, porque
aportan ventajas en costo y limpieza ambiental.
¿Cómo
funcionan los coches eléctricos? No usan gasolina, sino la
electricidad almacenada en la batería del coche. Para recargar
una batería se debe conectar a un enchufe el sistema de carga
del vehículo, durante toda la noche, y así el automóvil
eléctrico obtiene la energía necesaria para circular.
La energía que usa el coche eléctrico es la misma electricidad
que permite encender una lámpara o hace funcionar la televisión.
La batería está hecha de plomo ácido, como las
pilas de una linterna o un coche de gasolina. O bien pueden ser de
níquel-cadmio (Ni-Cd), como las de una cámara de vídeo
portátil.
Pronto los grandes productores de coches comenzarán a producir
autos eléctricos en cantidades crecientes. |
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El diésel y la gasolina no satisfacen,
en un plazo cada vez más corto, las
exigenciasdel desarrollo energético
sostenible que necesita la humanidad
para su sobrevivencia, por lo que
progresivamente deben sustituirse
por otros combustibles que no afecten
la vida en el planeta.
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Hidrógeno
El hidrógeno es un elemento químico que está formado
por un electrón y un protón. Cuando se introduce este átomo
en una celda electroquímica se fragmenta el hidrógeno y
se libera por un lado el electrón y por otro el protón.
El electrón liberado corre por un circuito y genera una corriente
eléctrica. Esta electricidad es la que hace funcionar el motor
del automóvil.

La principal característica de los automóviles contemporáneos
radica tanto en la exactitud formal y funcional de cada ejemplar
de la industria automotriz (o en la ostentosa carrera hacia
la diversidad formal y funcional de esa propia industria),
como, esencialmente, en la contaminación que provocan
por el uso de combustibles fósiles (no renovables).
Por otro lado, el
protón se combina con el oxígeno del aire para producir
vapor de agua. Así, un vehículo que contiene esta celda
electroquímica (conocida como fuel cell) emite solamente vapor
de agua.
Esta nueva tecnología no contamina, puesto que la única
emisión es el vapor de agua, y es muy eficiente. Sin embargo, el
hidrógeno es difícil de obtener.
El hidrógeno constituye un gas muy peligroso, ya que es inflamable,
así que a pesar de que al coche se le puede suministrar hidrógeno
líquido como combustible, se prefiere utilizar combustibles ricos
en hidrógeno, como el etanol o el metanol. Estos alcoholes deben
ser degradados dentro del motor para poder usar el hidrógeno.
Los cohetes espaciales
emplean como combustible hidrógeno líquido y oxígeno.
La nube blanca que se forma cuando el cohete asciende es vapor de agua
formado por la combinación del hidrógeno y el oxígeno,
muy parecido esto al funcionamiento de las celdas electroquímicas.
Varios grandes productores de coches ya están en el proceso
de manufactura de vehículos con celdas electroquímicas
de tipo fuel cell.
¿Los
combustibles alternativos contaminan?
Los combustibles alternativos y la gasolina tienen estructuras químicas
similares, con cadenas de átomos de carbono. Para obtener
la energía contenida en un combustible debemos quemarlo,
y al hacer esto los átomos de carbono se van desprendiendo
y liberando; mientras más larga es la cadena, más
tipos de emisiones se generan. Los expertos llaman a esto combustión
incompleta.
Entre tanto,
las pequeñas moléculas, que pueden estar formadas
por uno, dos o tres carbonos, se queman en una combustión
más limpia. Por otro lado, la electricidad no se quema, así
que tampoco contamina. Su única fuente de emisiones está
en la planta de generación de electricidad, donde se liberan
muchas sustancias tóxicas. En el caso del hidrógeno
se añade la ventaja de que sólo emite vapor de agua.
¿Cuánta
energía aporta cada combustible?
El contenido energético de cada combustible depende de su
molécula. Mientras más larga es la cadena, hay más
energía, por lo que la gasolina es el combustible que tiene
más energía por litro (esto constituye una característica
positiva de la gasolina).
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La industria automovilística incursiona,
todavía de forma lenta, en la concepción
y producción seriada de vehículos accionados
por combustibles alternativos, como el gas natural,
la electricidad y el hidrógeno.
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Los combustibles alternativos,
al ser de cadenas más cortas, tienen menos energía, de ahí
que necesitemos más combustible para recorrer una misma distancia.
Sin embargo, teniendo en cuenta los problemas relacionados con la contaminación
ambiental y la crisis energética mundial, se hace necesario cada
vez más el empleo de los combustibles alternativos en los vehículos.
Por esa razón en Cuba se realizan algunos trabajos de I+D encaminados
al uso de estos combustibles. |