Combustibles alternativos

Combustión. Contaminación. Biocarburantes. Obtención. Producción. Costa Rica

  • Enviado por: Luis Pablo
  • Idioma: castellano
  • País: Costa Rica Costa Rica
  • 57 páginas

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INTRODUCCIÓN

En esta investigación tenemos como objetivo estudiar los factores que influyen en la escogencia del uso de combustibles, para lo cual nos hemos planteado como hipótesis que la mejor opción de combustible será aquella que sea más accesible económicamente, que cause menor impacto ambiental y que sean mas conocidos por la gente.

Para el desarrollo de esta investigación ha sido necesario conocer los tipos de combustibles y los diferentes medios de conversión de combustibles para la producción de energía.

Frente a las exigencias actuales, entorno a los efectos de la contaminación ambiental y la dependencia hacia las fuentes de energía fósiles, se han desarrollado investigaciones e iniciativas para incorporar fuentes de energías alternas, de alto rendimiento y baratas para la producción de combustibles. Sin embargo, algunas de ellas requieren de grandes inversiones en investigación y desarrollo para que cumplan con estos requisitos. Por otra parte, las fuentes de energía fósiles parecen aportar las mejores opciones.

En el futuro, los combustibles que contaminen menos el ambiente serán la mejor alternativa para los vehículos terrestres. Entendiendo que esta alternativa tendrá como variables independientes: La menor emisión de partículas contaminantes, accesibilidad económica y conocimiento de los combustibles no contaminantes por parte de la gente; y como variables dependientes: el nivel de impacto ambiental producido por los combustibles: alternos (hidrógeno, metanol, etanol, etc.) y fósiles (gasolina, gasoil, diesel, entre otras).

OBJETIVOS

  • Conocer sobre las diferentes alternativas de combustible en el país, teniendo en cuenta las ventajas y desventajas que traen en estos, tanto en el aspecto económico, social y ambiental.

  • Estudiar diferentes alternativas de combustible en otros países como base de estudio para la utilización en Costa Rica.

  • Determinar las recomendaciones necesarias para la aprobación del combustible según la legislación de nuestro país, teniendo en cuenta varios estudios realizados por la comisión interinstitucional conformada por LAICA, RECOPE, MINAE, ARESEP.

ANTECEDENTES

El proyecto del uso de etanol como carburante se origina por directrices del Gobierno de Costa Rica y la creación de la Comisión Nacional de Alcohol.

RECOPE, inició los estudios previos con un plan piloto en treinta vehículos, a los cuales se les suministró gasolina con un 10% de etanol anhidro.

La Dirección Sectorial de Energía (DSE) en coordinación con Comisión Económica para América Latina y el Caribe (CEPAL) contrató a un especialista brasileño para que presentara un estudio con el fin de conocer la viabilidad macroeconómica del país.

Actualmente, con la colaboración de la CEPAL y el Gobierno de Italia se desarrolla una consultoría sobre la "Utilización del Bioetanol para apoyar el desarrollo sostenible de América Central"

Recientemente, el Gobierno de la República, mediante la Directriz Presidencial No. 041, instruyó al MINAE, al MAG y a RECOPE para que le den prioridad a los estudios y a las acciones necesarias para la utilización, a la brevedad, de biocombustibles en el país, especialmente a la introducción de las mezclas de gasolina regular con etanol anhidro.

EXPERIENCIA BRASILEÑA

Con el fin de un mayor respaldo técnico en la introducción del etanol anhidro como carburante, se buscó la experiencia brasileña por ser los de mayor avance científico y tecnológico en el mundo, así como el país con mayor uso y regulación.

Se contactó a la empresa estatal Petrobrás.

La visita a Río de Janeiro de varios técnicos de RECOPE donde se estudiaron la infraestructura y logística que usan los brasileños para el manejo de mezclas de gasolina con alcohol anhidro. Además, se recopilaron datos y resultados de más de treinta años de investigación y desarrollo.

A través del MINAE y CEPAL se realiza otra visita a la Universidad de Sao Paulo, pionera en la investigación de etanol carburante, donde expertos de diferentes campos exponen la experiencia brasileña.

Se recibe la visita de funcionarios de Petrobrás, donde se da un intercambio de conocimientos, donde ellos revisan nuestros planes y hacen sugerencias valiosas.

Con los actuales precios del petróleo el alcohol carburante se ha convertido en Brasil en un buen sustituto de las gasolinas, no solo por el consumo interno, sino, que a nivel mundial se está incrementando su uso.

La tecnología automovilística brasileña ha tenido grandes avances y actualmente ofrece al mercado los autos flex-fuel, que utilizan una amplia gama de combustibles, 100% gasolina, 100% alcohol hidratado, cualquier porcentaje de mezcla gasolina con alcohol y también el uso de gas natural.

En Costa Rica, por las tecnologías de vehículos que se importan, se puede usar con toda seguridad y sin cambios al auto, hasta un 10% de etanol anhidro mezclado con la gasolina.

Brasil ha investigado durante 40 años la mezcla de alcohol con gasolina y ha demostrado que tiene beneficios ambientales al reducir las emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos libres. En porcentajes bajos de alcohol, la gasolina aumenta la eficiencia de combustión, lo que compensa la leve baja en el rendimiento por kilómetro recorrido. Esto último es importante, pues si Costa Rica usa porcentajes de alcohol por debajo del 10%, no solo podrían obtenerse ventajas económicas, sino también, ambientales y de ahorro por consumo.

MARCO TEÓRICO

Los biocombustibles como el etanol y el biodiesel son alternativas viables actualmente y ambientalmente amigables, pero insuficientes para cubrir la demanda total de energía que representa el petróleo, a lo sumo, podrán sustituir el 10% del petróleo.

Para los países latinoamericanos que no cuentan con producción petrolera suficiente para su consumo o que del todo no la tienen, los biocombustibles les ayudarán a una independencia parcial del petróleo.

Los biocombustibles como etanol y biodiesel, además de hacer una sustitución parcial del petróleo, ayudan a los países sin explotación petrolera a disminuir su factura petrolera e incentivar al sector agrícola, el cual es uno de los más golpeados en América Latina.

La implementación del etanol carburante no implica, en algunos casos, una disminución del precio al consumidor final.

Biocarburantes:

Los biocombustibles líquidos, se denominan también biocarburantes, son productos que se están usando como sustitutivos de la gasolina y del gasóleo de vehículos y que son obtenidos a partir de materias primas de origen agrícola. Existen dos tipos de biocarburantes. 

Bioetanol (o bioalcohol), Alcohol producido por fermentación de productos azucarados (remolacha y la caña de azúcar). También puede obtenerse de los granos de cereales (trigo, la cebada y el maíz), previa hidrólisis o transformación en azúcares fermentables del almidón contenido en ellos. Pueden utilizarse en su obtención otras materias primas menos conocidas como el sorgo dulce y la pataca. 

Esquema simplificado de los procesos de producción de alcohol de caña de azúcar

El bioetanol se utiliza en vehículos como sustitutivo de la gasolina, bien como único combustible o en mezclas  que, por razones de miscibilidad entre ambos productos, no deben sobrepasar el 5-10% en volumen de etanol en climas fríos y templados, pudiendo llegar a un 20% en zonas más cálidas. El empleo del etanol como único combustible debe realizarse en motores específicamente diseñados para el biocombustible. Sin embargo, el uso de mezclas no requiere cambios significativos en los vehículos, si bien, en estos casos el alcohol debe ser deshidratado a fin de eliminar los efectos indeseables sobre la mezcla producidos por el agua.

Un biocarburante derivado del bioetanol es el ETBE (etil ter-butil eter) que se obtiene por síntesis del bioetanol con el isobutileno, subproducto de la destilación del petróleo. El ETBE posee las ventajas de ser menos volátil y más miscible con la gasolina que el propio etanol y, como el etanol, se aditiva a la gasolina en proporciones del 10-15%. La adición de ETBE o etanol sirve para aumentar el índice de octano de la gasolina, evitando la adición de sales de plomo.También se utilizan ambos productos como sustitutivos del MTBE (metil ter-butil eter) de origen fósil, que en la actualidad se está empleando como aditivo de la gasolina sin plomo. 

Efecto del etanol en el octanaje da la gasolina base

Composición de la gasolina base

Incremento del octanaje con

5% etanol

10% etanol

15% etanol

20% etanol

Aromáticos

Olefínicos

Saturados

MON

RON

MON

RON

MON

RON

MON

RON

50

15

35

0,1

0,7

0,3

1,4

0,5

2,2

0,6

2,9

25

25

50

0,4

1,0

0,9

2,1

1,3

3,1

1,8

4,1

15

12

73

1,8

2,3

3,5

4,4

5,1

6,6

6,6

8,6

11

7

82

2,4

2,8

4,6

5,5

6,8

8,1

8,8

10,6

Octanaje: Es la medida de la resistencia de un combustible a auto ignición, siendo medida por los métodos Motor (MON) y Research (RON) y permitiendo inferir como se comporta un determinado motor alimentado con este combustible. Es bien conocido el hecho de que el etanol es un excelente aditivo antidetonante y mejora sensiblemente el octanaje de la gasolina base. Como se puede observar de los valores en la Tabla 2, el etanol afecta más el RON de la gasolina base, comparativamente al MON, lo que se debe tener en cuenta al especificar la mezcla, pués conviene que la diferencia (RON-MON) no sea muy grande. La Tabla 2 presenta una indicación de la influencia de la composición de la gasolina base y por lo tanto de su octanaje, sobre el incremento del octanaje MON y RON, como función del contenido de etanol en la mezcla. Como regla general, cuanto más bajo el octanaje de la gasolina base, más importante la ganancia debido al etanol.

Volatilidad: La habilidad en vaporizarse es una propiedad importante para un combustible, afectando directamente diversos parámetros de desempeño del vehículo, como condiciones de partidas en frío o caliente, aceleración, economía del combustible y dilución del aceite lubricante. Por esto el combustible debe tener su composición calibrada para una adecuada curva de vaporización, con algunos puntos de esta curva siendo definidos en su especificación. La adición de etanol tiende a bajar la curva de destilación, particularmente en la mitad inicial, afectando la llamada T50, temperatura correspondente a 50% da massa evaporada, sin embargo las temperaturas inicial y final de destilación casi no cambian y generalmente no hay ningún problema desde este punto de vista. Otra propiedad importante relacionada con la volatilidad es la presión de vapor, que influye en las emisiones evaporativas y en la tendencia de ocurrir vapor lock en las líneas de alimentación de combustible. Vale observar que debido al uso de sistemas de bombeo de combustible ubicados en el tanque, las lineas de suministro al motor trabajan tipicamente a presiones mas altas y el vapor lock no ocurre. Como se puede observar en la Tabla 1, la presión de vapor del etanol es inferior a la de la gasolina, sin embargo al añadir este biocombustible a la gasolina se observa una elevación en esta propiedad, comparativamente a la gasolina sin alcohol. Este incremento presenta un máximo para 5% de etanol, reduciéndose después lentamente en la medida en que crece el contenido de alcohol. Así, típicamente, para 5% de etanol la presión de vapor sube 7 kPa y para 10%, sube 6,5 kPa. Este efecto puede ser corregido en la gasolina base, para garantizar que en la mezcla la presión de vapor sea la especificada. En los apéndices de este informe se presentan las especificaciones de las gasolinas brasileñas (regular y súper), antes y luego de mezclar etanol, donde se puede observar como se ajustarán los valores de la curva de destilación y de la presión de vapor de la gasolina base, para atender a los requisitos de calidad, que hacen la gasolina brasileña, con 25% de etanol, comparable a la internacional.

Desempeño: Como las mezclas gasolina/etanol pueden ser ajustadas para atender las especificaciones típicas de una gasolina pura, no hay necesariamente problemas de desempeño y dirigibilidad, siempre que se cumplan los requisitos de calidad especificados para los combustibles. Sin embargo, comparado a la gasolina pura, un gasohol con 10% de etanol necesita 16,5% más calor para vaporizarse totalmente, lo que puede ser una dificultad en temperaturas extremamente bajas. Por otra parte, el mayor calor de vaporización del gasohol es una de las razones principales para que la eficiencia de un motor empleando gasohol sea entre 1 a 2% más elevada que el mismo motor trabajando con gasolina pura. Así, mismo que un gasohol con 10% de etanol contenga menos 3,3% energía por unidad de volumen, el efecto final sobre el consumo de combustible es muy pequeño.

'Combustibles alternativos'

Solubilidad de agua en mezclas gasolina/etanol

Separación de fases: Este problema, con la separación de una capa de agua debajo de la gasolina, puede ocurrir cuando agua es introducida o se condensa en el tanque del vehículo o en otros tanques de los sistemas de almacenamiento. Gasolina pura prácticamente no absorbe agua, pero el alcohol presenta una total afinidad con el agua, así mezclas gasolina/etanol presentan la capacidad de absorber agua sin separación de fases como una función directa del contenido alcohólico, como indicado en el diagrama ternario presentado en la Figura 2. La amplitud de la región monofásica, la zona gris en esta figura, depende de la temperatura, siendo que las temperaturas bajas tienden a reducir la solubilidad. En este tema, la prolongada experiencia internacional en uso de gasohol confirma que las mezclas no son más susceptibles a la separación de fases que las gasolinas puras.

Compatibilidad de materiales: Algunos materiales plásticos antiguos, usados en mangueras y filtros, tienden a degradarse más rápidamente en presencia del alcohol. Actualmente, con el uso de fluor-eslastomeros, comunes en motores desde los años ochenta, estos problemas están superados. La experiencia brasileira y americana con gasohol no indica existencia de tasas inusuales de problemas con materiales plasticos y metales, sin embargo es interesante que los motores antigos empleando gasohol con hasta 10% etanol sean verificados rutinariamente en cuanto a vazamentos y indicaciones de eventuales problemas que señalen la necesidad de algun reparo. Conforme ya se ha afirmado, es esencial la adecuada especificación y su observación por los productores, inclusive por estos aspectos de compatibilidad de materiales y corrosividad, siendo relevante cuanto a este ultimo parámetro que el pH del alcohol esté cerca de la condición neutra, entre 6 y 8. Como qualquier otro aditivo oxigenado, el alcohol puede afectar la estabilidad de la gasolina y incrementar la formación de peróxidos y precursores de goma, imponiendo eventualmente la adicción de anti-oxidantes en función de la gasolina base, como también seria necesario para MTBE o ETBE.

Emisiones evaporativas y gases de escape: Conforme comentado en los aspectos de volatilidad, la adición de etanol incrementa la presión de vapor y así puede elevar las emisiones evaporativas. Por esto, es importante que la gasolina base en una mezcla con etanol sea adecuadamente formulada, logrando hacer al gasohol similar a una gasolina pura en términos de presión de vapor, lo que es posible. Luego de su combustión en motores alternativos, comparativamente a gasolinas típicas, el gasohol produce emisiones menores de CO, hidrocarburos y otros compuestos tóxicos por los efectos de dilución y presencia de oxigeno, mientras se elevan los aldehídos y el NOx , entre tanto sin ultrapasar los limites legales de emisión de gases contaminantes. En EUA, la motivación básica para la adicción de etanol en la gasolina de muchas regiones es la mejora de la calidad del aire, asociada a oxigenación promovida por el alcohol. Es importante observar que, cuanto más antiguo el motor (con carburador, sin catalizador), más significativo es el potencial de ventajas ambientales del gasohol frente a gasolina. Además, es relevante comentar que el gasohol daña menos el catalizador, comparativamente a gasolina.

Como un último comentario relevante en cuanto a la utilización de gasohol y sus implicaciones sobre el desempeño y durabilidad de los motores y vehículos, cabe mencionar la World Wide Fuel Chart, WWFC, conjunto de especificaciones para combustibles preparada conjuntamente por la American Automobile Manufacturers Association (AAMA), la Association des Constructeurs Europeens d'Automobiles (ACEA) y la Japan Automobile Manufacturers Association (JAMA) y confirmada por praticamente toda industria automovilistica mundial. Según esta propuesta, una recomendación consensada entre los principales fabricantes de vehículos de todo el mundo y que no necesariamente corresponde a las especificaciones adoptadas en los países, la gasolina puede contener etanol hasta el 10%.

Biodiesel

Los biodiesel son metilesteres de los aceites vegetales obtenidos por reacción de los mismos con metanol, mediante  reacción de transesterificación, que produce glicerina como producto secundario. Los metilesteres de los aceites vegetales poseen muchas características físicas y físico-químicas muy parecidas al gasóleo con el que pueden mezclarse en cualquier proporción y utilizarse en los vehículos diesel convencionales sin necesidad de introducir modificaciones en el diseño básico del motor. Sin embargo, cuando se emplean mezclas de biodiesel en proporciones superiores al 5% es preciso reemplazar los conductos de goma del circuito del combustible por otros de materiales como el vitón, debido a que el biodiesel ataca a los primeros. A diferencia del etanol, las mezclas con biodiesel no modifican muy significativamente gran parte de las propiedades físicas y fisicoquímicas del gasóleo, tales como su poder calorífico o el índice de cetano.

Las perspectivas inmediatas para el uso de biodiesel en Centro América son bastante más reducidas, cuanto comparadas con el etanol. Así, los aspectos tecnológicos relacionados al biodiesel serán tratados someramente.

Como se menciona anteriormente para los motores Diesel, los biocombustibles a considerar y ya empleados en algunos países son los aceites vegetales transesterificados. Un aceite vegetal puro presenta elevada viscosidad, pero mediante la reacción de transesterificación, una mezcla de aceite vegetal y 10% de alcohol, en medio alcalino, se convierte en una mezcla de ester de ácidos grasos y 10% de glicerina. Luego de la separación de la glicerina y de restos de agentes contaminantes, se obtiene el ester técnicamente puro, llamado de biodiesel. Hay alguna influencia del tipo de aceite vegetal y de las características del proceso sobre las propiedades del biodiesel. Entre los anexos de este informe se incluye la especificación brasileña del biodiesel, para ser considerada en los testes para desarrollo de este biocombustible.

En principio, el biodiesel puro podría ser utilizado en los motores Diesel convencionales sin cualquier modificación, pero los fabricantes de motores y bombas inyectoras típicamente recomiendan que sean empleadas mezclas con diesel convencional hasta 20% de biodiesel, el B20. Es frecuente denominarse las mezclas como BX, siendo X el contenido porcentual de biodiesel. Para mezclas B5, con 5% de biodiesel, la gran mayoría de la industria automovilística no coloca restricciones en el empleo de este biocombustible. Las ventajas particulares que el biodiesel posee frente al derivado de petróleo, además de la renovabilidad, son la cetanaje elevada , la ausencia de azufre, la buena lubricidad y el elevado punto de fulgor. Las emisiones resultantes de mezclas con biodiesel indican particularmente una reducción en el CO y los particulados.

Las mezclas presentan una mejora en las características del diesel en la función directa de la proporción de biodiesel, asi eventualmente este biocombustible podría representar para el derivado de petróleo un rol de aditivo, como es el caso del etanol en la gasolina. Vale mencionar que, con la tendencia de redución del azufre en el diesel convencional, los valores de lubricidad han bajado y al añadir biodiesel en contenidos no muy altos se recupera en niveles adecuados esta propiedad.

Obtención y producción:

Los biocombustibles son productos obtenidos a partir del girasol, caña de azúcaro remolacha. El proceso de obtención de biodiesel a partir de aceites vegetales, grasas animales y aceites de fritura usados, para su uso como combustible Diesel, se ha llevado a cabo en los Laboratorios de Desarrollo de Procesos Químicos y Bioquímicos Integrados del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid.

El proceso comprende la transesterificación del aceite o grasa con alcoholes ligeros, utilizándose un catalizador adecuado, para generar ésteres de ácidos grasos (biodiesel). El alcohol que generalmente se utiliza es metanol, aunque se pueden utilizar otros alcoholes ligeros, como etanol, propanol o butanol. Como coproducto se obtiene glicerina, que se puede utilizar en otros procesos de interés industrial, suponiendo un factor positivo desde el punto de vista económico. Para la producción de 1.005 kilos de biodiesel, son necesarios 110 kilos de metanol, 15 de catalizador y mil de aceite, además de 4,29 metros cúbicos de agua. Este procedimiento permite además la obtención de cien kilos de glicerina como subproducto. Estos datos indican que el balance energético de este procedimiento es positivo.

Materias primas:

Las materias primas que se pueden emplear en la obtención de biodiesel son muy variadas y pueden clasificarse en:

  • Aceites vegetales:

    • Aceites de semillas oleaginosas: girasol, colza, soja y coco.

    • Aceites de frutos oleaginosos: palma.

    • Aceites de semillas oleaginosas alternativas: Brassica carinata, Camelina sativa, Pogianus

    • Aceites de semillas oleaginosas modificadas genéticamente: Aceite de girasol de alto oleico.

    • Aceites vegetales de final de campaña: Aceite de oliva de alta acidez.

  • Aceites de fritura usados.

  • Grasas animales: sebo de distintas calidades.

Sectores implicados:

Los sectores implicados en el proceso de obtención de biodiesel se detallan a continuación:

  • Agrícola: Siembra y recogida del grano.

  • Industrias aceiteras: Producción de aceite.

  • Industria química: Transesterificación.

  • Compañías petroleras: Mezcla con gasóleo y distribución del biodiesel.

  • Cooperativas Agrícolas: Uso de biodiesel en tractores y maquinaria agrícola.

  • Administraciones locales y autonómicas: Flotas de autobuses, taxis, calefacciones etc.

Áreas ambientalmente protegidas: Utilización de biodiesel en los medios de transporte de parques nacionales, lagos etc.

Ventajas:

*Disminuir de forma notable las principales emisiones de los vehículos, como son el mónoxido de carbono y los hidrocarburos volátiles, en el caso de los motores de gasolina, y las partículas, en el de los motores diesel. 

*La producción de biocarburantes supone una alternativa de uso del suelo que evita los fenómenos de erosión y desertificación a los que pueden quedar expuestas aquellas tierras agrícolas que, por razones de mercado, están siendo abandonadas por los agricultores. 

*Supone un ahorro de entre un 25% a un 80% de las emisiones de CO2 producidas por los combustibles derivados del petróleo, constituyendo así un elemento importante para disminuir los gases invernadero producidos por el transporte. 

'Combustibles alternativos'

El consumo mundial de biocarburantes se cifra en torno a 17 millones de toneladas anuales, correspondiendo la práctica totalidad de la producción y consumo al bioetanol. Brasil, con alrededor de 90 millones de toneladas anuales y Estados Unidos, con una producción estimada para este año de casi 50 millones de toneladas, son los países mas importantes en la producción y uso de biocarburantes. En Brasil el bioetanol se obtiene de la caña de azúcar y su utilización se realiza principalmente en mezclas al 20% con la gasolina. En Estados Unidos el bioetanol se produce a partir del maíz y se emplea en mezclas con gasolina, generalmente al 10%. En la actualidad, este último país ha sustituido casi el 2% de su gasolina por bioetanol. 

El biodiesel, utilizado como combustible líquido, presenta ventajas energéticas, medioambientales y económicas:

  • Desarrollo sostenible tanto en agricultura como en energía.

  • Menor impacto ambiental:

    • Reducción de las emisiones contaminantes: SO2, partículas, humos visibles, hidrocarburos y compuestos aromáticos.

    • Mejor calidad del aire.

    • Efectos positivos para la salud, ya que reduce compuestos cancerígenos como PAH y PADH.

  • Reduce el calentamiento global:

    • Reduce el CO2 en el ambiente cumpliendo el protocolo de Kyoto.

    • Balance energético positivo (3,24:1).

    • 80% del ciclo de vida decrece en CO2.

    • Producto biodegradable: Se degrada el 85% en 28 días.

  • Desarrollo local y regional:

    • Cohesión económica y social.

    • Creación de puestos de trabajo.

  • Industrial:

    • Puede sustituir a los gasóleos convencionales en motores, quemadores y turbinas.

    • Se puede utilizar en flotas de autobuses, taxis y maquinaria agrícola.

  • Favorece el mercado doméstico.

  • Reducción de la importación de combustibles:

    • Seguridad energética, cumpliendo las Actas de la Unión Europea. EPACT (1992). ECRA (1998).

Tecnologías alternativas para la producción de energía a partir de la biomasa :

- Gasificación: Conversión de la biomasa en combustible gaseosos para producir calor y electricidad a partir de la utilización de motores gaseosos generadores.

- Combustión: La combustión de la biomasa produce calor y electricidad empleando generadores de turbinas de vapor.

- Pirólisis: Descomposición termal de la biomasa sometiéndola a altas temperaturas en ausencia de aire y oxígeno.

- Co-generación: Es la combustión de la biomasa como sustituto parcial del carbón.

- Fermentación alcohólica: Producción de combustible alcohólico a partir de la transformación del almidón en azúcar y de la fermentación de azúcar a alcohol.

- Gasificación - Síntesis de Combustible: Empleo de la gasificación y del proceso de refinado de los combustibles para la producción de metanol.

- Transesterificación: Implica la combinación de aceites orgánicos y alcohol para formar ésteres lipídicos como el etil o metil éster. Se denomina biodiesel al combustible final.

- Digestión anaeróbica: Producción de gas metano por medios biológicos en condiciones anaerobias.

- Microturbinas: Producción de electricidad a partir de la biomasamediante el uso de turbinas más pequeñas.

Gas licuado del petróleo (GLP) :

El gas natural apenas requiere transformación y su detonación en el seno del motor origina menos cantidad de monóxido de carbono que cualquier otro combustible convencional. Eso sí, su emisiones contienen dosis estimables de óxido de nitrógeno que es precio volver a quemar. Requiere depósitos especiales tanto en su estado gaseoso como licuado. El metanol, un derivado del gas natural, parece contar con un futuro incierto. Alcanza una capacidad energética más elevada y produce menos óxidos de nitrógeno, pero acarrea inconvenientes como su incompatibilidad con determinados materiales plásticos, aluminio, magnesio, zinc, etc), por lo que necesita depósitos especiales.Otro de los combustibles alternativos de empleo factible es el GLP, el gas licuado del petróleo. En realidad es una combinación de hidrocarburos, entre cuyos ingredientes destacan sobre todo el butano y el propano. El fluido, que a temperatura ambiental se gasifica, requiere una sencilla adaptación en el motor de explosión, depara un buen rendimiento y menor cantidad de emanaciones nocivas. El GLP comienza a ser utilizado en algunos países europeos en vehículos de servicio público y cada día cuenta con más puntos de repostaje en las gasolineras.

Sus ventajas:

Calidad controlada del combustible.

Extraordinarias ventajas medioambientales por menor emisión de contaminantes frente a otras alternativas clásicas.

Fiabilidad técnica y excelentes prestaciones de los vehículos (equivalentes a los diesel).

Sencilla infraestructura de suministro del combustible (estación de almacenamiento y llenado) y tiempos de repostaje mínimos.

Aspectos de seguridad resueltos y justificados por experiencias existentes.

Costes de explotación asumibles por la Empresa de Transporte.

Sus ventajas medioambientales:

Emisiones contaminantes reguladas por la normativa vigente, denominada Euro III: CO (monóxido de carbono), NOx (óxidos de nitrógeno), HC (hidrocarburos inquemados) y partículas.

A este respecto, los autobuses de GLP, dependiendo de la tecnología utilizada (carburación, inyección, etc.) reducen estas emisiones hasta un 90% respecto a la alternativa diesel. La primacía de emisiones contaminantes respecto a la utilización de autobuses con energía diesel se mantendrá en el futuro (las emisiones de autobuses a GLP cumplen holgadamente la prevista Euro V).

Emisiones contaminantes no reguladas en la actualidad pero que, sin duda, serán incluidas en breve, en la normativa europea: CO2 (dióxido de carbono), aldehidos, compuestos aromáticos, smog fotoquímico, etc.

Debido a la composición química del GLP, las emisiones de CO2 son hasta un 10% inferiores a las de los vehículos diesel.

Las reducciones en las emisiones de aldehídos y compuestos aromáticos (Hidrocarburos poliaromáticos, PAH, o bencenos, toluenos y xilenos, denominados genéricamente BTX), consideradas sustancias con efectos cancerígenos, son claramente significativas en relación con las provocadas por los vehículos diesel.

Los niveles de ruido se ven reducidos en un 50%.

Finalmente, la utilización del GLP no genera emisiones de SO2 (dióxido de azufre) culpable junto con los NOx de la lluvia ácida, elimina los olores y humos de aceleración característicos de los motores diesel y reduce las vibraciones del motor a niveles mínimos.

Calidad del combustible:

El Gas Licuado de Petróleo utilizado como carburante para automoción es una mezcla de hidrocarburos, fundamentalmente Propano y Butano (en una proporción de 60% propano y 40% butano), obtenidos de la destilación del petróleo en las refinerías o en la destilación del gas natural húmedo. La importancia de la no variabilidad en la calidad del gas suministrado radica en que de esta manera, el fabricante del vehículo puede ponerlo a punto para permitir alcanzar unos niveles óptimos de seguridad, prestaciones del vehículo y emisiones contaminantes, y que estos niveles se mantengan durante su uso. El cumplimiento de estas especificaciones se asegura mediante procedimientos internos de control de calidad. Debido a su naturaleza, el GLP se almacena, transporta y suministra en estado líquido.

Fiabilidad:

En el mercado español existen dos fabricantes de autobuses que ofrecen versiones GLP de sus modelos MAN y DAF. Estos autobuses son productos tecnológica y comercialmente terminados por lo que su fiabilidad y garantía son equivalentes a las que estos mismos fabricantes ofrecen en las versiones diesel de sus vehículos. Por otra parte, a diferencia de lo que ocurre con autobuses que utilizan algún otro tipo de combustibles alternativos, la utilización del GLP no supone un handicap en cuanto al peso, autonomía y capacidad de viajeros en comparación con el vehículo Diesel. En concreto, la autonomía de un vehículo GLP puede ser aproximadamente de 450 kms., más que suficiente para el uso diario de los autobuses urbanos. En lo referente al peso del vehículo, la utilización de GLP supone un sobrepeso en comparación con el autobús diesel de 260 kg. (debido fundamentalmente al peso de los depósitos de almacenamiento de gas), que representa algo menos del 1,5% del peso máximo admisible del vehículo. Finalmente, los autobuses a GLP ofrecen una serie de ventajas técnicas como son :

Mezcla homogénea, controlada y bien distribuida con el aire comburente en los cilindros facilitando una combustión más completa.

Los aceites lubricantes del motor se mantienen limpios más tiempo debido a la ausencia de depósitos carbonosos.

 Mayor potencia y mayor par motor a carga parcial (arranques, paradas, aceleraciones y deceleraciones) que suele ser el régimen de funcionamiento usual del autobús.

Infraestructura de suministro y tiempos de repostaje:

Los elementos necesarios en una estación de suministro de GLP para autobuses son los siguientes:

Zona de almacenamiento de GLP: Consta de los depósitos de GLP dimensionados en función del número de autobuses a GLP existentes o previstos.

 Estación de bombeo: Normalmente integrada con la zona de almacenamiento y formada por las bombas y red de tuberías para llevar el gas en fase líquida hasta los surtidores. No se requieren caros compresores de alto consumo de electricidad pues el GLP se trasiega en estado líquido.

Zona de equipos surtidores: Isleta para la colocación de los surtidores de GLP. En concreto, los surtidores colocados en las cocheras de AUVASA tienen caudales máximos de 200 litros/minuto que permiten realizar el repostaje del vehículo en aproximadamente 3,5 minutos.

GLP en Costa Rica

"GAS LICUADO DE PETRÓLEO"


40% O MAS DE ECONOMÍA EN COMBUSTIBLE
PUEDE SEGUIR UTILIZANDO GASOLINA
ESTACIONES SURTIDORAS EN TODO COSTA RICA
MAS DE 1000 ADAPTACIONES EL ÚLTIMO AÑO
SE PAGA "SOLO" (CON LOS AHORROS DE TODOS LOS DÍ­AS)
EL SISTEMA DE COMBUSTIBLE DEL VEHÍCULO QUEDA ORIGINAL CON UN INTERRUPTOR PASA A GAS L.P. O GASOLINA

PRECIOS VIGENTES DE LOS COMBUSTIBLES POR LITRO A PARTIR DE febrero DE 2005

GAS LICUADO DE PETRÓLEO.................¢223.00
Diesel..................................¢260.90
Gasolina regular........................¢348.80
Gasolina super..........................¢364.90

Gas L.P. comparado con la Gasolina.

  • -75% menos monóxido de carbón.

  • -85% menos hidrocarburos.

  • -40% menos óxidos de nitrógeno.

  • -87% menos potencial de formación de ozono trposférico.

  • -10% menos dióxido de carbón.

Gas L.P. comparado con el Diesel.

  • -90% menos partículas (humo negro).

  • -90% menos óxidos de nitrógeno.

  • -70% menos potencial de formación de ozono troposférico.

  • -60% menos monóxido de carbón.

ESTACIÓN DE SERVICIO COOPETAXI R. L.



En Costa Rica, el inicio del uso masivo del gas licuado de petróleo como combustible en el transporte, tiene como principal acontecimiento que la Estación de Servicio Coopetaxi R.L. mostrara su anuencia para que dentro de sus instalaciones se instalara un surtidor especializado para este combustible, no solo siendo el primer lugar en Costa Rica, sino en toda el Área centroamericana.
Es así­ como luego de engorrosos trámites por varios meses, el actual Ministro del Ambiente y Energía, en su calidad de Ministro a.i. por el año 1997, Lic. Carlos Manuel Rodríguez E., muestra su anuencia para que se de el permiso para su funcionamiento

. Es así como hasta la fecha, luego de mejoras, sigue siendo una estación de servicio que ha marcado la pauta para la comercialización del Gas Licuado de Petróleo para uso vehicular.

Seguridad:

La seguridad de los vehículos e instalaciones en flotas movidas por Gas Licuado del Petróleo es un tema completamente resuelto. Las principales experiencias europeas (500 autobuses de Viena y los 75 autobuses que circulan en Valladolid desde 1.993 hasta la actualidad) han demostrado, a través de las estadísticas de siniestralidad, que los riesgos que puede presentar la utilización del GLP son comparables a los de otros combustibles, debido fundamentalmente a la estricta normativa aplicable y las medidas de seguridad adicionales aplicadas tanto para depósitos de almacenamiento, conducciones y accesorios sobre el vehículo, como para las instalaciones de talleres, cocheras y estaciones de carga. Cuando se trabaja en cualquier clase de combustible (gasolinas, gasóleos, GNC, GLP, etc.) es necesario adaptar las instalaciones para cumplir con las exigencias de seguridad que se requieran en función de las características físico-químicas de cada combustible. En concreto para GLP, los talleres deben incorporar: ventiladores de extracción en los fosos, instalaciones eléctricas antideflagrantes y sistemas detectores de presencia de gases.

Características del vehículo y resultados obtenidos:

Como hemos mencionado anteriormente, los vehículos que tenemos en nuestra explotación son de la marca MAN, modelos SL 202 F/GLP y NL 242 GLP, estos últimos de piso bajo y suspensión neumática integral. Las características de los mismos son las siguientes:

Motor y modelo

G 2866 DUH en línea horizontal

Cilindros

6

Modo de funcionar

4 tiempos

Proceso de funcionamiento

Motor de explosión (Otto)

Combustible G

GLP

Limpieza de gases escape D

Catalizador de tres vías con sensor de oxígeno calentado

Cilindrada

11961 cm3

Relación de compresión

9,5 : 1

Potencia según 80/1269/CEE

177 kw (240 CV)

A Revoluciones por minuto

2200 r.p.m.

Momento de torsión (par de fuerzas), máximo

880 nm.

A Revoluciones por minuto

1000 - 1200 r.p.m.

Nº. de revoluciones ralentí

525  25 r.p.m.

Orden de encendido

1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4

Punto de encendido

18º cigüeñal de punto muerto superior a  1

Presión de aceite (con motor caliente):

a revoluciones nominales

al relentí

 

4,0 a 5,0 bares

1,2 a 1,5 bares

'Combustibles alternativos'

Autonomía y consumo: El modelo SL 202 va equipado con 5 depósitos de 100 litros cada uno cuyo llenado no puede sobrepasar el 80%, lo que equivale a disponer de 400 litros de GLP y dado que el consumo a los 100 litros oscila entre los 105 litros tiene aproximadamente una autonomía de 380 kms. El modelo NL 241 dispone de 3 depósitos de una capacidad de 200 litros cada uno, lo que supone un total de 600 litros y, al igual que los anteriores, sin poder sobrepasar el 80% que equivale a 480 litros. El consumo de estos últimos está alrededor de los 110 litros teniendo una autonomía aproximada de 436 km.

Kilómetros recorridos y tiempos de repostado: Estos vehículos dado que llevan incorporados a nuestra flota, los primeros varios años y los últimos recientemente, están realizando una media anual de 45.000 km. El tiempo de repostado de los vehículos oscila entre 3 - 3,5 minutos.

Coste: El coste del GLP por litro es variable y está relacionado con el del gasoil.

Almacenamiento: Tanto en tanques de almacenamiento como en los depósitos de los vehículos la presión oscila entre 7 - 8 kg./cm2. Por último, debemos resaltar que estos vehículos han tenido una gran acogida tanto por la opinión pública como por nuestros conductores y personal de taller.

Veggie Van:

'Combustibles alternativos'

Se llama " la furgoneta de Veggie " y se aprovisiona de combustible con aceite vegetal usado de restaurantes de los alimentos de preparación rápida. Durante los veranos de 1997 y 1998, la furgoneta de Veggie tomó América por la carretera, registrando 25.000 millas en el combustible del biodiesel y apareciendo en la Today Show, Dateline, y CNN. Author Filmmaker y Joshua Tickell condujeron la furgoneta de Veggie a través de los E.E.U.U. y escribieron el libro en la fabricación del combustible del aceite vegetal.

En talleres manuales, se aprende cómo convertir un diesel al funcionamiento en ACEITE VEGETAL del 100% (con un biodiesel que comience para arriba y a ras) con el sistema de greasecar. Conducido por Jason Goodman de Sebastopol California. Jason ha registrado 20.000 millas en sus dos vehículos diesel accionados por aceite vegetal para convertir un diesel de 6,9 litros en el conejo de VW en el 8vo. Joshua Tickell detalla todo el cómo, a aspectos de hacer y de usar el combustible del biodiesel, así como usar el aceite vegetal recto como combustible.

Cualquier motor diesel puede ejecutarse con aceite vegetal, este libro le dice cómo. En “De la sartén al depósito de gasolina”,el experto Joshua Tickell revela los problemas de nuestra dependencia del combustible fósil y ofrece una solución asombrosamente simple y barato: aceite vegetal limpio. “De la sartén al depósito de gasolina” proporciona de una manera fácil entender las instrucciones para ejecutar un motor diesel en el aceite vegetal. Tres métodos para ejecutar un motor diesel en el aceite vegetal se describen detalladamente, incluyendo cómo hacer el biodiesel del aceite de cocina usado y cómo ejecutar un motor diesel en el aceite vegetal recto. “De la sartén al depósito de gasolina” también incluye las instrucciones para construir un procesador del biodiesel y hacer crecer y procesar cosechas. Aparecen 130 fotografías, gráficos y diagramas, este libro es la guía definitiva para usar el aceite vegetal como combustible alternativo. “De la sartén al depósito de gasolina” contiene toda la información necesaria para ser independiente de los combustibles fósiles por siempre.

La fabricación del Biodiesel parte del aceite de cocina usado. El combustible de Veggie da al usuario todo lo que necesita saber para hacer el biodiesel del aceite vegetal nuevo o usado, tirado y corregido. Las fuentes incluyendo la soda cáustica (lejía), el metanol, y el equipo necesario usado del aceite de cocina incluyendo el tipo de escala, de eyedropper graduado, y de fuentes de seguridad cómo la reacción del biodiesel trabaja en un llano químico que hacen una reacción simple del biodiesel en un mezclador que prueba los hechos importantes de la gravedad.

Y además. . .:

El biodiesel, mezcla de gasóleo y aceite de girasol, abaratará los carburantes :
La posibilidad de mezclar gasóleo con aceite de girasol, supondría "un abaratamiento" de los precios de los carburantes para los usuarios, según José Luis García Fierro, profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Corteza de eucalipto :

En cuanto al consumo de biomasa para generar electricidad, en 1999 alcanzó las 148 toneladas equivalentes de petróleo. En este apartado son varias las instalaciones que trabajan, aunque destaca la experiencia que lleva a cabo la cooperativa cordobesa El Tejar y la planta de cogeneración de la Empresa Nacional de Celulosa en Huelva. En este último caso se utiliza corteza de eucalipto y lejías negras con apoyo de gas natural para generar 27 megawatios de electricidad, lo que supone energía suficiente para el consumo doméstico de una población de unas 75.000 personas. La cooperativa Nuestra Señora de Araceli, de El Tejar, en la provincia de Córdoba, es una de las empresas que ha apostado con mayor fuerza por la biomasa en Andalucía, y en 2002 prevén producir unos 73 megawatios de energía, lo que podría dar servicio doméstico a una población de casi 200.000 personas. Según Salvador Osorio, director industrial de Oleícola en Tejar, la empresa se dedica a recibir y tratar los residuos de la industria del aceite de oliva. Han acuñado el término de alperujo, para denominar a los residuos que transforman, procedentes de las ocho provincias andaluzas y de Extremadura. Las previsiones de la cosecha de la aceituna para 2000 indican que se obtendrán unos 5 millones de toneladas de aceituna, de las cuales, 4 millones son residuos. Esta cooperativa cordobesa captará aproximadamente el 25% del total de los residuos, es decir, un millón de toneladas.

Los residuos reciben diversos usos, como la conversión del hueso en combustible ecológico, aunque tras la explotación de todo lo aprovechable, el residuo final se hace arder en unas calderas que producen vapor de agua que mediante una turbina y un alternador se convierte en electricidad que se vierte directamente a la red general.

Alcoholes:

Históricamente los alcoholes fueron utilizados en la época de desarrollo de los motores de combustión interna por su gran disponibilidad. En la actualidad, el resurgimiento de los alcoholes como combustibles es una solución para el problema que atraviesan los países que no cumplen el 100% de las necesidades del petróleo teniendo que importarlo, además de ofrecer otras ventajas ecológicas y económicas.

De la gran familia de los alcoholes, el etanol y metanol son los dos compuestos que mezclados con nafta (derivados del petróleo) se están empleando como combustibles alternativos, sobre todo en automoción.

Algunos de los más importantes son: Alconafta E 15, Gasohol E10, E93, E85, E95, etc... Todos estos compuestos son mezclas de etanol con diferentes porcentajes de concentración con naftas.

ALCOHOL EN COSTA RICA

Producción agrícola e industrial:

Diversos productos agrícolas han sido sugeridos para producir biocombustibles en Costa Rica, como la caña de azúcar, el sorgo y la palma, sin embargo en los limites de este estudio, se trata más detalladamente de la caña de azúcar, que ya ocupa actualmente una área alrededor de 40 mil hectáreas, ósea, cerca de 1% del área del país. Las zonas de Guanacaste y Puntarenas son las más importantes para este cultivo.

Indicadores de la industria de caña en Costa Rica

zafra

área cosechada

caña molida

producción de azúcar

productividad*

miles ha

miles ton

miles ton

TC/ha

kgA/TC

96-97

42,9

3.153,3

333,1

73,5

105,6

97-98

44,2

3.681,9

380,5

83,3

103,2

98-99

46,0

3.670,0

375,5

79,8

102,2

99-00

46,0

3.362,9

367,0

73,1

108,8

00-01

47,2

3.398,3

380,0

72,0

111,8

01-02

48,0

3.472,1

376,2

72,3

108,3

  • TC/ha: toneladas de caña por hectárea,

kgA/TC: kg de azúcar por tonelada de caña

La Tabla Anterior y las figuras a seguir muestran una relativa estabilidad para el área cosechada y los indicadores de productividad para la industria azucarera costarricense. De la producción total de 376.166 toneladas en el 2002, se consumió internamente 60% y se exportó lo restante, siendo 15,9 mil toneladas en términos preferenciales (cuota americana). El ingreso total con las exportaciones de azúcar fueron 26,8 millones de dólares en este año.

'Combustibles alternativos'

Evolución de los indicadores de la industria de caña en Costa Rica

Evolución de las productividades agrícolas e industrial de la agroindustria azucarera de Costa Rica

Las estadísticas del sector de caña de azúcar de Costa Rica incluyen datos interesantes sobre alcohol. A pesar de la capacidad existente para producción de etanol en dos ingenios (Catsa y Toboga), ha sido una actividad más rentable la deshidratación de alcohol hidratado importado, para posterior exportación de etanol anhidro carburante al mercado americano, debido a los precios practicados en el mercado internacional y las condiciones preferenciales en el marco del Caribean Basin Initiative, CBI, (alcohol hidratado importado a 0,17 US$/litro y alcohol anhidro exportado a 0,34 US$/litro). Así, para la zafra 2001-2002, se importaron 1.283 mil litros de alcohol de Europa y fue exportado un volumen casi idéntico a EUA, correspondiendo una ganancia neta de 2,96 millones de dólares. Para la zafra 1999-2000, estos volúmenes fueron casi cuatro veces mayores. Se menciona aún que las compras de alcohol hidratado a ingenios de Costa Rica se interrumpieron desde el 2001, para cumplir con las regulaciones establecidas por la Unión Económica Europea. En la zafra 2001-2002, de las 138,4 mil toneladas producidas de miel final, el 39% se destinó a la elaboración de alcohol carburante.

Capacidad de molienda de los ingenios de Costa Rica

Ingenio

Caña, Ton/dia

Toboga

6.500

Catsa

6.000

El Viejo

6.000

El Palmar

4.500

El General

4.000

Quebrada Azul

3.000

Victoria

2.700

Atirro

2.200

Juan Viñas

1.700

Curtis

1.400

Costa Rica

1.200

Argentina

1.000

Providencia

800

Santa Fe

720

Porvenir

700

San Ramón

680

Total

43.100

Con relación a la capacidad de procesamiento de caña por unidad productora, conforme indica en la Tabla 5, los ingenios de Costa Rica varían bastante, entre 6.000 a 680 ton/dia. Los cinco mayores ingenios corresponden al 64% de la capacidad total de molienda y procesaron en la zafra 2001/2002, el 71% del total de caña cosechada. Se puede observar que tal concentración de capacidad no se traduce en diferencias marcadas de la productividad. Para los 14 ingenios que procesaron caña en el 2001/2002 (el ingenio Florencia y San Ramón no procesaron caña en esta zafra), la Figura 12 relaciona algunos indicadores de productividad industrial y la capacidad informada de procesamiento, quedando evidente que, por lo menos en este caso, la escala no afecta significativamente el nivel de extracción y la cantidad de azúcar producida por tonelada de caña. Por otra parte, el numero de días efectivos de zafra, el cociente entre la cantidad de caña procesada y la capacidad del ingenio presenta alguna relación con la capacidad, probablemente no determinada por problemas en la unidad industrial y sí por la limitada disponibilidad de caña.

Relación entre indicadores de productividad y capacidad para los ingenios de Costa Rica, zafra 2001/2002

Por permitir una zafra más larga y el eventual almacenamiento de los granos para posterior utilización, el sorgo también ha sido considerado para producción de etanol en Costa Rica, particularmente en Guanacaste. Como ventajas adicionales se apuntan el alto valor de los subproductos y la posibilidad de mecanización.

Otro cultivo de potencial interés para biocombustibles es la palma para la cual se afirma ya existirán más de 46 mil hectáreas plantadas en las regiones Central y Pacifico Sur, además de las perspectivas de significativa expansión en la región Atlántica. Según informaciones de los productores, la productividad típica de estos cultivos es de 25 ton/ha, pero que con manejo adecuado podrían llegar a los 35 ton/ha. Actualmente, en plantas para procesamiento de los frutos de palma existe una capacidad alrededor de 48 mil toneladas anuales, pero que podría incrementarse en 24 mil toneladas más anuales al agregarse dos plantas nuevas, una de ellas en la región Atlántica, que estarían por concluirse.

  • Condiciones del mercado de combustibles:

La Tabla 6 proporciona los datos básicos sobre la demanda de combustibles en Costa Rica, donde se percibe que los consumos de diesel y de gasolina son aproximadamente iguales. Los combustibles automotivos responden por más del 78% del consumo de derivados en el país, una participación elevada y que confirma la importancia del sector de transporte en la demanda energética.

Consumo de combustibles en Costa Rica (millones de litros)

Combustible

2000

2001

2002

Gasolinas automotivas

753,2

792,0

845,1

Diesel

743,3

795,3

837,3

Otros derivados

551,7

484,3

460,9

Total

2.048,2

2.071,6

2.143,3

La compañía estatal RECOPE tiene el monopolio de las actividades de importación, refinería y distribución (a granel) de derivados. La Refinadora Costarricense de Petróleo RECOPE, con capacidad nominal de 25 mil barriles diarios de procesamiento, ha operado a cargas limitadas alrededor de 60% de su capacidad. Incluyendo el petróleo bruto y los derivados importados, en el 2002 la factura petrolera de Costa Rica sumo 424 millones de dólares, cerca del 10% del total de divisas obtenidas con importaciones. Apenas con la importación de gasolina regular y súper se consumió 148,4 millones de dólares, lo que representa 35% de la factura petrolera.

Los precios de los combustibles están controlados al nivel de productor y son definidos utilizando una relación paramétrica con base en los precios internacionales, con reajuste periódico. Para la distribución y la venta al por menor, los precios están liberados ( los precios del combustible no los controla el productor porque se trata de un monopolio, ni estan liberados por el contrario los mismos son regulados por la ARESEP Autoridad Reguladora de los Servicios Públicos ). Los precios medios en el 2002, respectivamente para la gasolina regular, la gasolina súper y el diesel fueron de 0,557; 0,581 y 0,404 US$/litro. La tributación está basada en un impuesto único, específico, definido anualmente, cuyo valor para los combustibles anteriores es de 0,307; 0,329 e 0,205 US$/litro, respectivamente. El impuesto sobre los combustibles representa el 56% del precio al consumidor de gasolina (promedio ponderado entre súper y regular) y el 51% para el diesel. La recaudación de tributos sobre los combustibles, básicamente sobre los automotivos, en el 2002 correspondió a 15,2% de la recaudación total del Estado.

De acuerdo con una base de datos recientemente revisada, el parque vehicular de Costa Rica, en el 2002 contaba con un total de 798.710 vehículos, de los cuales 625.763 eran a gasolina, correspondiendo al 78,7%. La proporción de vehículos a gasolina tiende a mantenerse y llama la atención la elevada tasa de crecimiento de esta flota, superior al 8% en los últimos años. El mismo estudio, determina una edad promedia de 14,9 años para el parque automotor, con un desvió típico de 8,5 años, e indica que la importación de vehículos usados viene envejeciendo la flota del país. Otro levantamiento, también en el 2002, mostraba que el porcentaje acumulado de vehículos con menos de 10 años era de 92,8%. (se sugiere respetuosamente revisar los datos porque parece existir contradicción en lo señalado en cuanto a la edad del parque ya que por un lado se habla de una edad promedio de 14,9 años y por otro se indicaque el porcentaje acumulado de vehículos con menos de diez años es de 92,8%)

  • Experiencias, perspectivas y observaciones

Hace más de veinte años, se desarrolló en Costa Rica una relevante experiencia de uso de etanol carburante, con poco éxito y diversos problemas, que dejaron cicatrices importantes y un difuso desencanto, manteniendo hasta hoy dudas sobre las ventajas de esta alternativa energética, cuadro que cumple superar para su eventual retomada.

En una detallada revisión de esta tentativa, revela que desde 1918 se experimentaba emplear alcohol en motores en Costa Rica, más fue apenas a mediados de los años setenta e inicio de los ochenta que, debido a la fuerte dependencia energética en un contexto de precios elevados del petróleo, conjugada con una baja cotización del azúcar, apeló a considerar el alcohol carburante de la caña como una opción real. Para implementar una acción en este sentido, el Gobierno del periodo 1974-78 empezó con la planificación de un “Programa de Combustibles Renovables”, buscando reducir la dependencia de combustibles importados y a finales de 1977, determinó a CODESA ( empresa estatal para el desarrollo de la economía mixta) la instalación de una destilería y que RECOPE (Refinadora Costarricense de Petróleo, empresa estatal con el monopolio de refinería e importación de petróleo y derivados) debería comprar toda su producción para mezclar a la gasolina, en un contenido de 20% de alcohol. A finales de 1978 estaba instalada una destilería en el ingenio de CATSA, Central Azucarera de Tempisque, subsidiaria de CODESA. Entre 1979 y 1983, cuando CATSA anunció su decisión de no producir más alcohol a corto plazo, fueron producidos 24,6 millones de litros de etanol hidratado, menos de 10% de su capacidad y siempre empleando únicamente melazas.

Los principales motivos apuntados para que tal programa de alcohol carburante no haya avanzado pueden ser agrupados esencialmente en problemas en la producción y en la utilización del biocombustible. Por el lado de la producción, además del alcohol presentar reducida competitividad frente al azúcar y a la gasolina en las condiciones del principio de los ochenta, restricciones de suministro de caña fueron determinantes para la baja disponibilidad de alcohol. De hecho, CATSA, como complejo azucarero, nunca había contado con caña suficiente para operar a más de 60% de su capacidad y así, para producir biocombustible debería dejar de exportar azúcar o de vender miel, con perdidas económicas. En las fases de distribución y consumo, las dificultades también tuvieron un carácter económico y técnico, pues no hubo incentivos para el nuevo combustible; al contrario, el mecanismo de fijación de los precios al productor desfavorecía a CATSA y para el consumidor la relación de precios gasolina /gasohol evolucionó de la siguiente manera: en 1981, 97,4%, en 1982, 93% y en 1983, llegó a 92%. Los problemas de orden técnico estarían asociados a una infraestructura de distribución deficiente y aparentes efectos sobre los vehículos, eventualmente por especificación inadecuada del biocombustible (comentase que frecuentemente ocurría separación de agua de la mezcla) o posiblemente por un conocimiento mejor de la tecnología del alcohol y sus implicaciones, al punto de decidirse por empezar con una mezcla elevada como 20%. Sumase a tal conjunto de factores adversos la campaña contraria de otros grupos de interés y es fácil percibir que este programa no podría ir adelante. Efectivamente, solo durante el periodo entre abril de 1981 a noviembre de 1982 se vendieron mezclas de etanol/gasolina en 33 estaciones de servicio del Área Metropolitana de Costa Rica y muchas personas se recuerdan de este combustible como fuente de problemas.

Aunque el alcohol carburante no se haya insertado en la matriz energética de Costa Rica, este país viene exportando este biocombustible para los EUA prácticamente desde que dejo de consumirlo internamente. Como estímulos importantes para este nuevo mercado para la industria de caña de azúcar vale mencionar la decisión americana de emplear el etanol como aditivo oxigenante de la gasolina y las condiciones preferenciales que la Iniciativa de la Cuenca del Caribe brinda a los exportadores. Desde 1985 Costa Rica exporta alcohol anhidro a través del terminal de Punta Morales, en la costa occidental (Puntarenas), en donde se instalara una columna deshidratadora asociada a otra rectificadora. Como es mencionado al presentar las estadísticas del sector de caña de azúcar, esta unidad opera agregando valor al alcohol importado, para exportación. Un actor importante en este contexto es la Liga Agrícola Industrial de la Caña de azúcar, LAICA, ente que agremia los ingenios del país y entre otras atribuciones, opera la unidad de Punta Morales y coordina la comercialización externa de azúcar y alcohol.

Actualmente la infraestructura disponible para producción de etanol carburante en Costa Rica cuenta con tres unidades productoras: en Guanacaste de las plantas destiladoras (CATSA, 200 mil litros/día y Taboga, 150 mil litros/día) y en Puntarenas la planta deshidradatora/rectificadora de LAICA. Para una zafra de 120 días, la producción de alcohol podría ser de aproximadamente 42 millones de litros. La capacidad de la planta deshidratadora es de 110 millones de litros por zafra. Como afirma Chaves Solera, “el etanol no representa ninguna novedad para la agroindustria azucarera costarricense”.

Recientemente, las propuestas de un nuevo programa para promover el etanol en Costa Rica encontraron apoyo en el Ejecutivo, que en mayo de este año editó el Decreto No 31087- MAG-MINAE, creando la Comisión Técnica de Trabajo para “formular, identificar y diseñar estrategias para el desarrollo del etanol anhidro, destilado nacionalmente y utilizando materias primas locales, como sustituto del MTBE de la gasolina”. Los principales objetivos presentados para este decreto fueron el desarrollo agroindustrial (reactivación económica, generación de valor agregado), la mejora ambiental (sustitución del MTBE y eventualmente reducción del contenido de azufre del diesel a través del uso de biodiesel) y desde el punto de vista energético, la diversificación de fuentes y reducción de la dependencia externa de combustibles. Se espera que esta Comisión, involucrando los distintos entes vinculados al tema (Ministerio de Agricultura y Ganadería, Ministerio de Ambiente y Energía, RECOPE, LAICA) mejore las informaciones sobre biocombustibles y proponga un plan de acción para el uso de etanol en Costa Rica, incluyendo el marco legal necesario, el dimensionamiento del programa, requerimientos de calidad, aspectos de tecnología automotiva, temas económicos y una evaluación de las ventajas para el país y la agroindustria. ( es importante aclarar que aunque el Decreto No 31087- MAG-MINAE, hace referencia tanto al uso del etanol como del biodisel, en realidad la Comisón ya conformada se creo unicamente para investigar la viabilidad del etanol y a la fecha no se ha integrado la Comisón de estudio para el Biodisel)

Este decreto, además de crear la Comisión y determinar sus objetivos, también establece que a partir de enero de 2005 la gasolina costarricense deberá contener etanol anhidro, bajo los lineamientos que la Comisión definirá y la RECOPE ( eliminar el artículo la) deberá cumplir, adecuando por tanto sus contratos. Esta comisión ha desarrollado un plan de trabajo y en lo que fue posible acompañar, están logrando avanzar en los fundamentos técnicos, que permitan dar la necesaria credibilidad al etanol, sea en la distribución del biocombustible o en los motores. Un tema difícil, pero que parece caminar, se refiere a la factibilidad económica y a los precios, en la medida que se pone cada vez más clara la brecha entre los precios actuales de los combustibles convencionales y los precios que podrían tener los biocombustibles, evidenciando la necesidad de un mecanismo de soporte, que tenga en cuenta factores ambientales, de desarrollo agroindustrial y de política energética. Una de las posibles definiciones será la eliminación del empleo de MTBE como oxigenante de la gasolina.

En el marco de los trabajos de la Comisión, se realizan estudios para evaluación económica de las mezclas biodiesel y diesel convencional. ( es conveniente aclarar que la Comisión creada por el supracitado decreto únicamente realiza estudios sobre etanol y el biodisel sería analizado por otra Comisión integrada para tal efecto ). De acuerdo con este trabajo, para una planta capaz de producir 20 mil toneladas de biodiesel por año, al nivel de 5% del mercado previsto para 2005, se estiman inversiones de 8 millones de dólares, que demandaría la producción de una área entre 2.500 a 4.000 hectáreas, respectivamente para productividades de 5 a 8 toneladas de aceite por hectárea. Considerando los costos operacionales, se proyectó un margen de industrialización de 88 US$/ton de biodiesel, que al agregarse el costo de la materia prima, alrededor de 300 US$/ton de aceite bruto (“precio mínimo de sustentación”), lo que permite estimar un costo de 388 US$/ton de biodiesel, a ser comparado con el precio promedio de 188 US$/ton de diesel. Vale observar que entre 1995 al 2001, el precio promedio para el aceite de palma fue de 490 US$/ton. Estos valores, preliminares, dan una buena idea de las diferencias que se deben compensar o justificar para promover este biocombustible, en un contexto de paridad de precios al consumidor.

En un país con la tradición democrática de Costa Rica, la proposición de producir y usar biocombustibles está recibiendo a través de la Comisión, una atención plural, enriquecedora para todos los entes involucrados. Seguramente la construcción de consensos en temas con tan amplia gama de relaciones e impactos no es una tarea sencilla, pero sin duda podrá llegarse a conclusiones más maduras y definiciones de real interés para toda la sociedad. Luego de una experiencia complicada y fracasada como fue la tentativa de los años ochenta, esto es posiblemente el camino más sensato

Ventajas:

Una de las principales ventajas de estos combustibles, es que pueden ser utilizados en motores normales, con ligerísimas modificaciones, e incluso en los motores más modernos éstas no son necesarias.

Las emisiones contaminantes de los alcoholes no en el peor de los casos al 50% de las de un motor normal de gasolina.

Se produce un aumento del calor de vaporización, que genera una mayor potencia, por lo que con motores de pequeñas cilindradas pueden conseguirse rendimientos equivalentes a motores de gasolina de mayor cilindrada.

Uno de las principales ventajas del alcohol como combustible radica en que es un recurso renovable, no como los hidrocarburos que representan una riqueza única.

Además en el marco económico podemos destacar que debido al aumento del precio de las gasolinas, se comenzarán a rentabilizar la inversiones en la producción de etanol, sobre todo a partir de la fomentación de los cultivos de la caña de azúcar de la que proviene en su mayoría.

Desventajas:

Aun siendo un avance, sigue dependiendo de combustible fósiles, incluidos en su composición, y su principal utilización seguiría siendo en motores de combustión que aunque no tanto seguirían contaminando, por ello es muy importante el estudio de nuevos sistemas de aprovechamiento como la células de combustible de las que hablaremos posteriormente.

Y como no, las presiones de las petroleras relentizan en gran medida todos estos estudios, ya que para sus compañías estos avances supondrían la ruina.

Biotecnología: cuando los autos se mueven a alcohol

En todos los países del mundo los autos se mueven gracias a combustibles derivados del petróleo. Sin embargo, es posible usar la biotecnología para producir combustibles alternativos, como el alcohol (etanol). A pesar de que se trata, por lo menos hasta el momento, de un producto más caro que la nafta o gasolina, presenta varias ventajas y muy importantes:

  • • Se produce a partir de cultivos agrícolas, que son fuentes renovables de energía

  • • Puede obtenerse a partir de cultivos propios de una región, permitiendo la producción local del biocombustible

  • • Permite disponer de combustible independientemente de las políticas de importación y fluctuaciones en el precio del petróleo

  • • Produce mucho menos emisiones nocivas para los seres vivos, el agua y el aire • La producción podría realizarse a partir de desechos agrícolas, forestales, industriales o municipales.

Actualmente el alcohol se produce principalmente a partir de caña de azúcar o maíz (en algunos casos el maíz es mezclado con un poco de trigo o cebada), cuyos hidratos de carbono son fermentados a etanol por las levaduras del género Saccharomyces. La caña de azúcar es sin duda la fuente más atractiva para la producción de etanol, ya que los azúcares que contiene son simples y utilizables directamente pmayor inconveniente es que resulta muy cara como materia prima. or las levaduras. El idos y producen como parte de planes y programas subsidiados por sus respectivos gobiernos.

Los cultivos como el maíz son ricos en almidón, un hidrato de carbono complejo que necesita ser primero transformado en azúcares simples. Este proceso se denomina sacarificación, e introduce un paso más en la producción, con el consecuente aumento en los costos.

Las materias primas ricas en celulosa, como los desechos agrícolas y forestales son las más abundantes y baratas, sin embargo la conversión de la celulosa en azúcares fermentables es un proceso complejo y costoso que hace que la obtención de etanol a partir de desechos no sea rentable, al menos por ahora.

Los principales productores de alcohol como combustible son Brasil, Estados UnCanadá. Brasil lo produce a partir de la caña de azúcar y lo emplea como “hidro-alcohol” (95% etanol) o como aditivo de la gasolina (24% de etanol). Estados Unidos y Canadá lo producen a partir de maíz (con un poco de trigo y cebada) y lo utilizan en diferentes formulaciones que van desde el 5% al 85% de etanol.

El Hidrógeno: la gran esperanza:

Durante más de un siglo el hidrógeno de ha considerado como un combustible conveniente y limpio. Puesto que puede obtenerse de una diversa gama de fuentes domésticas, el hidrógeno podría reducir los costos económicos, políticos y ambientales de los sistemas de energía.

El hidrógeno es un portador de energía como la electricidad y puede producirse a partir de una amplia variedad de fuentes de energía tales como: el gas natural, el carbón, la biomasa, el agua, etc., así como de las aguas negras, de los residuos sólidos e incluso desechos del petróleo.

Las ventajas y desventajas del hidrógeno derivan de sus propiedades físicas básicas. La molécula de hidrógeno es la más ligera, la más pequeña y está entre las moléculas más simples, además, es relativamente estable. El hidrógeno tiene más alto contiene más alto contenido de energía por unidad de peso que la combustión a altas relaciones de compresión y altas eficiencias en máquinas de combustión interna. Cuando se le combina con el oxígeno en celdas de combustible electroquímicas, el hidrógeno puede producir electricidad directamente, rebasando los límites de eficiencia del ciclo de Carnot obtenidos actualmente en plantas generadoras de potencia.

Como desventajas, el hidrógeno tiene una temperatura de licuefacción extremadamente baja (de unos 20 Kelvins) y una energía muy baja por unidad de volumen como gas o como líquido (una tercera parte de la del gas natural o una gasolina). Otras desventajas son: la obtención del hidrógeno líquido requiere de un proceso altamente consumidor de energía, el transporte de hidrógeno gaseoso por conductos es menos eficiente que para otros gases, y los contenedores para su almacenaje son grandes y el almacenamiento de cantidades adecuadas en un vehículo todavía representa un problema significativo (en este campo los ingenieros alemanes de BMV son los que más avances han conseguido dado que llevan trabajando con este tipo de sistema durante bastante tiempo, e incluso se atreven a decir que serán los primeros en lanzar un modelo al mercado). Además habría que señalar que el hidrógeno no es tóxico y no es contaminante, pero es difícil de detectar sin sensores adecuados ya que es incoloro, inodoro y su flama al aire es casi invisible.

Según los expertos, el punto de introducción para la energía con base en el hidrógeno el sector transporte, dado que ya estamos acostumbrados a pagar unas 8 veces más cara la energía para este consumo que para el del hogar por ejemplo. Además la eficiencia de los motores de hidrógeno supera con creces el rendimiento de los más modernos de gasolina, dado que mientras estos llegan a un 13%, los de hidrógeno ya sean híbridos o de pilas de combustible llegarían al 35 e incluso el 45%.

Introducción a los diferentes tipos de alcoholes: Metanol y Etano.

Los alcoholes son derivados de simples hidrocarburos (moléculas formadas por carbono e hidrógeno) y se caracterizan por tener un grupo oxidrilo (OH) unido a uno de los átomos de carbono en sus moléculas.

Los alcoholes simples de bajo peso molecular como el metanol son incoloros, volátiles, líquidos, inflamables y solubles en agua. Cuando el peso molecular crece, el punto de ebullición, el punto de fusión y la viscosidad crecen y la solubilidad en agua decrece. Estas propiedades físicas pueden ser alteradas por la presencia de otro grupo funcional (es un átomo o grupo de átomos unidos entre sí y al resto de las moléculas de una determinada manera estructural).

La mayoría de los alcoholes de bajo peso molecular son los de mayor importancia comercial. Son usados como solventes en la preparación de pinturas, anticongelantes, productos farmacéuticos y otros compuestos.

En la gran familia de los alcoholes se encuentran el “etanol” y el “metanol” dos compuestos que mezclados con nafta se están implementando como combustibles alternativos en los motores de automóviles.

Metanol

También llamado alcohol metílico o alcohol de madera, porque originalmente se obtenía mediante la destilación de ésta en ausencia de aire. Actualmente, con las técnicas existentes puede producirse a partir de fuentes variadas y abundantes: gas natural, carbón, madera e incluso los residuos orgánicos (biomasa), aunque lo más común es producirlo sintéticamente.

 Su fórmula química es: CH3-OH.

Es el más simple de los alcoholes. Es incoloro, tóxico y causa ceguera por destrucción irreversible del nervio óptico. Una ingestión de más de 30 ml causa la muerte.

Es usado en la fabricación de ácido acético y otros compuestos químicos. Es un solvente para los plásticos, pintura, barnices y sirve como anticongelante en automóviles.

Su alto octanaje y seguridad hacen que sea el combustible elegido para Las 500 Millas de Indianápolis desde 1965. Además, la reducción en la emisión de contaminantes y las pocas modificaciones (relacionadas con su alta corrosión) necesarias para permitir a los motores nafteros el uso del metanol hicieron que se popularice como un combustible alternativo en vehículos de competición y particulares en otros países del mundo.

Un derivado químico del mismo llamado methyl tertiary butyl ether, MTBE, comenzó a ser usado en nuevos combustibles alternativos para reducir las exhaustivas emisiones de contaminantes.

Etanol

También llamado alcohol etílico o alcohol de grano, porque es un líquido derivado de los granos de maíz u otros granos. El etanol se puede producir a partir de 3 principales tipos de materias primas:

  • Materias ricas en sacarosa como la caña de azúcar, la melaza y el sorgo dulce.

  • Materias ricas en almidón como los cereales (maíz, trigo, cebada, etc) y los tubérculos (yuca, camote, papa, malanga, etc).

  • Materias ricas en celulosa como la madera y los residuos agrícolas.

Desde el punto de vista técnico, la caña de azúcar es una de las materias primas más atractivas de biomasa. Lo anterior se debe a que los azúcares que contiene se encuentran en una forma simple de carbohidratos fermentables y además durante su procesamiento se genera el bagazo, que se usa como combustible en la producción de etanol. El principal inconveniente de la caña de azúcar son los costes de producción. Además, se requieren tierras fértiles para su cultivo las cuales podrían ser destinadas a la producción de alimentos.

Por su parte, las materias ricas en almidón contienen carbohidratos de mayor complejidad molecular que necesitan ser transformados en azúcares más simples por un proceso de conversión (sacarificación), lo que introduce un paso más en la producción con el consiguiente aumento en los costes de capital y de operación. No obstante lo anterior, existen ciertos cultivos amiláceos como es el caso de la yuca, los cuales se pueden establecer con un mínimo de insumos y en tierras marginales en donde generalmente otras especies más exigentes no se desarrollan.

Finalmente, las materias primas ricas en celulosa son las más abundantes, sin embargo la complejidad de sus azúcares hacen que la conversión de estos en carbohidratos fermentables sea una tarea difícil y poco rentable en la actualidad. Los procesos de hidrólisis ácida y enzimática de sustratos celulósicos se encuentran poco desarrollados a nivel industrial, sin embargo se esperan avances importantes en los próximos años.

La fórmula química del etanol es: CH3-CH2-OH

  • Es un líquido inflamable, incoloro y es el alcohol de menor toxicidad.

  • Es usado en las bebidas alcohólicas y como desinfectante o solvente.

  • Posee un alto octanaje y una mayor solubilidad en gasolina que el metanol.

  • Además es usado como un aditivo que se le añade a la gasolina para oxigenarla, llamado Ethyl Tertiary Butyl Ether, ETBE, el cual ayuda a que se produzca una mejor y limpia combustión.

A parte de estos existen otros tipos de combustibles alternativos, los mas utilizados són:

    E5: Es una mezcla de nafta súper sin plomo con 5 % de etanol anhidro (se entiende por etanol anhídrico al que tiene el 99,5 % como grado de hidratación).
   GASOHOL (E10): Es una mezcla que contiene 90% de nafta súper sin plomo y 10% de etanol anhidro por volumen.
   ALCONAFTA (E15): Es una mezcla que contiene 15% de etanol anhidro y 85% de nafta súper volumen.
   E85: Es una mezcla que contiene 85% de etanol anhidro y 15% de nafta súper sin plomo por volumen.
   E93: Es una mezcla que contiene 93% de etanol anhidro, 5% de metanol anhidro y 2% de kerosén por volumen.    E95: Es una mezcla que contiene 95% de etanol anhidro y 5% de nafta súper sin plomo por volumen.
   E100: Es etanol anhidro al 100%.
   ETBE (ethyl tertiary butyl ether): Es un aditivo que oxigena la nafta ayudando a una combustión más limpia. Se puede añadir a la nafta hasta un 17% del volumen.
   M85: Es una mezcla que contiene 85% de metanol anhidro y 15% de nafta súper sin plomo por volumen. Se utiliza en motores originalmente diseñados para gasolina.
   M100: Es metanol anhidro al 100%. Se utiliza en motores diseñados originalmente diesel.
   MTBE (methyl tertiary butyl ether): Es un aditivo que oxigena la nafta, reduciendo la emisión de monóxido de carbono.

   Estas combinaciones son resultado de la mezcla de alcoholes (metanol y etanol), naftas y otros derivados del petróleo (kerosene), los cuales se utilizan con buenos resultados en los EE.UU., Canadá y Brasil.

   Es conveniente diluir el alcohol con nafta a usarlo puro porque se mejora el encendido en frío y es posible ver la llama en caso de incendio.

Como parte del desarrollo de esta tesis presentaremos los conceptos más resaltantes vinculado al uso de combustibles para el futuro. Los conceptos en cuanto a los combustibles serán ampliados a lo largo del desarrollo de esta investigación. Asimismo expondremos los conceptos sobre los distintos motores llamados también medios de conversión puesto que ellos permiten que los combustibles se conviertan en energía y permitan el desplazamientos de los vehículos.

Los combustibles estudiados como más viables para el futuro son:

-El Gas Licuado de Petróleo cuya combustión a un motor de gasolina resulta sencilla y no muy costosa, lográndose así una combustión más limpia. El problema reside en el almacenamiento y el suministro. Actualmente se usa a pequeña escala en vehículos de servicio público.

-El Gas Natural necesita depósitos especiales para almacenarse, en forma de gas tiene que estar a 200 atmósferas de presión y en forma liquida, a -175º C de temperatura. Su rendimiento energético es 4 veces mas bajo que el de la gasolina, aunque este depende de la capacidad que tenga el vehículo para almacenar el combustible (generalmente es baja), reduce las emisiones de dióxido de carbono y oxido de nitrógeno. BMW y Fiat ya tienen prototipos que trabajan con gas natural. Hay unos 75.000 vehículos propulsados por gas natural en Estados Unidos y cerca de 1 millón en el mundo. Uno de cada 5 autobuses en EEUU tiene como combustible el gas natural. Los tanques de almacenamiento tienen que tener periódicas inspecciones y mantenimiento, tienen de 2 a 3 años de vida de servicio y se extiende mientras requiere mantenimiento, Los tanques de gas natural son mas seguros que los de gasolina. El costo de este combustible es menor que el de la gasolina.

-Metanol se obtiene del gas natural pero tiene un mayor poder energético. Ataca a ciertos plásticos y a metales como aluminio o el zinc. El metanol (un 85% de metanol y un 15% de gasolina es) para la aplicación y el metanol 100 con un 100% de pureza es para la aplicación. Requiere un deposito especial y modificaciones en el motor. Reduce las emisiones de óxidos de nitrógeno. Existen mas de 20.000 vehículos en uso actualmente. Usa lubricantes especiales que se suplen por medio de un pedido. El costo del metanol 85 es igual al de las gasolinas premium.

-Etanol alcohol producido de la basura. Etanol 85(85% de etanol y un

15 % de gasolina) es para la aplicación de trabajos livianos y Etanol 95 (95% de etanol y un 5 % de gasolina) es para la aplicación de trabajos pesados. Se estima que habrá en las tiendas cerca de 250.000 vehículos. La potencia, la aceleración, el rendimiento y la velocidad crucero se pueden comparar con muchos de los combustibles convencionales. El uso de lubricantes especiales puede ser requerido, se debe consultar el manual o consultar al fabricante para saber cual es el tipo de aceite que debe ser usado.

-Biodiesel líquido producido a partir de recursos renovables como aceites vegetales, grasa animal, el biodiesel ha sido diseñado como una alternativa de combustible para políticas de energía no contaminantes. La potencia, el torque y los precios son similares a muchos de los combustibles diesel. Son necesarios tanques y filtros especiales en ambientes muy cálidos. El biodiesel puro no es toxico y es biodegradable. Para el uso de biodiesel se requiere una pequeña o ninguna modificación.

-Hidrogeno es el elemento más abundante en el universo, pero es raro encontrarlo sin combinación en la tierra. El hidrógeno es normalmente un gas y puede ser comprimido y puesto en cilindros, también puede ser un liquido pero el gas solo se convierte en liquido a temperaturas de -423.2º Fahrenheit. Hoy en día el hidrógeno se obtiene del rompimiento de combustibles hidrocarburos pero pueden ser producidos por electrólisis del agua y fotólisis, el mayor problema con el hidrógeno es que el tanque de almacenamiento requiere de varios tanques de combustibles. Para un contenido equivalente al de la gasolina el hidrógeno liquido requiere sistema de refrigeración, requiere de 6 a 8 veces mas espacio que la gasolina y el gas de hidrógeno comprimido requiere de 6 a 10 veces mas espacio.

-Diesel es más pesado, aceitoso y se evapora mucho mas lento que la gasolina esto porque contiene mas átomos de carbón en cadenas mas largas de gasolina(la gasolina típica es C9H20 mientras que el diesel es típicamente C14H30). Toma menos tiempo refinar para crear el combustible diesel, ya que generalmente es mas barato. El combustible diesel tiene una densidad por galos de 147C x 10^6 Joules.

-Gasolina sin plomo: es un tipo de combustible fósil que se obtiene del petróleo, es el hidrocarburo más usado actualmente, sin embargo por su alto nivel de contaminación de azufre y partículas contaminantes es que se han desarrollado investigaciones tratando de buscar otras alternativas, y se ha desarrollado la gasolina sin plomo, pero esta gasolina no reduce completamente las emisiones contaminantes y requiere de otros aditivos que si no son usados en forma apropiada poseen los mismos efectos contaminantes que el plomo, tal como lo veremos a continuación.

Cabe destacar que, desde los años 20 se ha utilizado el plomo como aditivo para aumentar la calidad de combustión (antidetonante) de la gasolina, medida por su índice de octano, ya que el plomo ha sido la forma menos costosa, desde el punto de vista económico y energético para obtener calidad octanal en una refinería. Los distintos Tipos de Octanaje, que se obtienen técnicamente son tres "números de octano" (87, 91, 95). El cual se mide según El RON (Research Octane Number) bajo condiciones de prueba y El MON (Motor Octane Number) medido en condiciones de mayor temperatura y velocidad. El valor que relaciona a ambos para dar un panorama más cercano a las condiciones de manejo es el promedio de los dos valores: Road Octane Number = (RON + MON)/2.

En la actualidad, los autos requieren el uso de gasolinas con altos índices de octano por dos razones básicas: la primera es que si el índice de octano de la gasolina no es el adecuado para el índice de compresión del motor, ocurrirá lo que se conoce como golpeteo del motor debido al autoencendido de la gasolina, lo cual ocasiona pérdidas en el rendimiento y puede dañar el motor de forma catastrófica y la segunda es que mientras más elevado sea el octanaje, mayores serán los índices de compresión permitidos en los motores, con lo cual, aumentan el rendimiento y la economía de combustible de los mismos. El uso de las gasolinas sin plomo puede lograr bajos niveles de emisiones tóxicas, siempre y cuando el motor esté diseñado para su consumo y tenga todos sus dispositivos de control de combustión y de emisiones en buen estado. Sin embargo, si estas gasolinas sin plomo son utilizadas en motores convencionales sin convertidor catalítico se generarán serias implicaciones para la salud, el ambiente y el motor, ya que éstos emitirán mayor cantidad de contaminantes a la atmósfera, que cuando usan gasolina con plomo, además de sufrir daños mecánicos, como lo son: la recesión de los asientos de válvulas y el incremento del requerimiento de octano. Esto se debe a que en la formulación de gasolina sin plomo, para sustituir el efecto antidetonante de éste, se utilizan proporciones mucho mayores de ciertos hidrocarburos aromáticos, isoparafinas, y compuestos oxigenados, cuyo exceso deberá ser recirculado al motor y/o transformado en el convertidor catalítico, de manera tal que si el motor no posee estos dispositivos, dicho exceso saldrá a la atmósfera como hidrocarburos no quemados, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno (debido a las altas temperaturas de combustión de los aromáticos). Existen diferentes formas de obtener gasolina sin plomo, cada una de ellas presenta características tóxicas y formas diferentes de obtención:

-Sustancias aromáticas: Investigaciones realizadas han indicado que el benceno es una peligrosa sustancia cancerígena y causa una variedad de desórdenes sanguíneos tales como la leucemia. En orden de peligrosidad le siguen el tolueno y el xileno. Todas estas substancias están presentes en las gasolinas sin plomo "aromáticas" en composiciones que oscilan, en el caso de Europa, entre 29 y 55% por volumen, en donde el contenido de benceno es de 5%. Sin embargo, aún cuando la cantidad de benceno fuese muy baja, éste se produce también durante la combustión a través de procesos de demetilación de otras sustancias aromáticas tales como el tolueno y el xileno, encontrados en mayor proporción. En experimentos de carcinogenicidad en ratas, realizados por el Instituto de Oncología y Ciencias Ambientales de Bolonia, Italia, se demostró que la exposición a gasolinas con alto contenido aromático conduce a la formación de tumores generalmente malignos, especialmente tumores del útero.

-Isoparafinas: Investigaciones apoyadas por el American Petroleum Institute (API) demostraron que la exposición de inhalación de 344 ratas Fischer machos a los vapores de gasolina con alto contenido de isoparafina produce tumores renales benignos y malignos, además de un aumento de los tumores del hígado en ratones femeninos expuestos a inhalación del mismo tipo de gasolina.

-Compuestos oxigenados: Para mejorar la calidad octanal de la gasolina sin plomo se pueden añadir también compuestos oxigenados, tales como alcoholes (metanol y etanol) y éteres (MTBE y ETBE). En el proceso de combustión, estas sustancias pueden producir formaldehído, el cual es irritante y cancerígeno. A pesar de todo, los avances de la tecnología han podido reducir las emisiones de los vehículos e incrementar la economía de combustible, sin embargo la polución, hoy en día, continua siendo el mayor inconveniente para el incremento del número de autos y camiones en la calle.

Es importante destacar que el futuro de la industria automotriz depende del comportamiento tanto de los combustibles como de los motores. Para ilustrar presentamos la siguiente tabla No.1 donde se presenta la relación entre fuentes energéticas, combustibles y medios de conversión.

Relación entre fuentes energéticas, combustibles y medios de conversión

Fuentes energéticas

Combustibles

Medios de conversión

Petróleo

Gasolinas, diesel

-Motores de inyección directa.

-Híbridos.

-Fuel cells

Gas natural

Metanol, etanol, gas natural comprimido, libre y líquido

Bio-energía

Bio-combustibles

Varios

Hidrógeno

Fuente: Propuesta Manuel González. PDVSA/INTEVEP

El automóvil y su industria

Por automóvil se entiende, cualquier vehículo mecánico autopropulsado diseñado para su uso en carreteras. El término se utiliza en un sentido más restringido para referirse a un vehículo de ese tipo con cuatro ruedas y pensado para transportar menos de ocho personas. Los vehículos para un mayor número de pasajeros se denominan autobuses o autocares, y los dedicados al transporte de mercancías se conocen como camiones. El término vehículo automotor engloba todos los anteriores, así como ciertos vehículos especializados de uso industrial y militar.

Los componentes principales de un automóvil son el motor, la transmisión, la suspensión, la dirección y los frenos. Estos elementos complementan el chasis, sobre el que va montada la carrocería.

La Industria del automóvil, es el sector de la economía dedicado al diseño, fabricación y venta de vehículos de motor; representa la industria de fabricación más importante del mundo.

El intento de obtener una fuerza motriz que sustituyera a los caballos se remonta al siglo XVII. El vapor parecía el sistema más prometedor, pero sólo se logró un cierto éxito a finales del siglo XVIII. El vehículo autopropulsado más antiguo que se conserva, un tractor de artillería de tres ruedas construido por el ingeniero francés Joseph Cugnot en 1771, era muy interesante, pero de utilidad limitada. Después, una serie de ingenieros franceses, estadounidenses y británicos entre ellos William Murdoch, James Watt y William Symington inventaron vehículos todavía menos prácticos.

En 1789 el inventor estadounidense Oliver Evans obtuvo su primera patente por un carruaje de vapor, y en 1803 construyó el primer vehículo autopropulsado que circuló por las carreteras estadounidenses. En Europa, el ingeniero de minas británico Richard Trevithick construyó el primer carruaje de vapor en 1801, y en 1803 construyó el llamado London Carriage. Aunque este vehículo no se perfeccionó, siguieron produciéndose mejoras en la máquina de vapor y en los vehículos. Estos avances tuvieron lugar sobre todo en Gran Bretaña, donde el periodo de 1820 a 1840 fue la edad de oro de los vehículos de vapor para el transporte por carretera. Eran máquinas de diseño avanzado, construidas por ingenieros especializados como Gurney, Hancock o Macerone. Sin embargo, esa naciente industria de fabricación tuvo una vida muy breve. Los trabajadores que dependían del transporte con caballos para su subsistencia fomentaron unos peajes o cuotas más elevados para los vehículos de vapor. Esta circunstancia tenía una cierta justificación, ya que dichos vehículos eran pesados y desgastaban más las carreteras que los coches de caballos. Por otra parte, la llegada del ferrocarril significó un importante golpe para los fabricantes de vehículos de vapor. La restrictiva legislación de la Locomotive Act de 1865 supuso la restricción final a los vehículos de vapor de transporte por carretera en Gran Bretaña, y durante 30 años impidió prácticamente cualquier intento de desarrollar vehículos autopropulsados para el transporte por carretera. Esto hizo que el desarrollo del motor de combustión interna tuviera lugar en otros países como Francia, Alemania y Estados Unidos. Thomas Edison, el inventor estadounidense, escribió en 1901: “El vehículo de motor debería haber sido británico. Ustedes (los británicos) lo inventaron en la década de 1830. Sus carreteras son las mejores después de las francesas. Tienen ustedes cientos de ingenieros especializados, pero han perdido su industria por el mismo tipo de legislación y prejuicios estúpidos que les han atrasado en muchos aspectos de la electricidad”.

En Estados Unidos, George Baldwin Selden obtuvo en 1895 una patente que cubría la aplicación a un vehículo de un motor de combustión interna. La patente fue asignada a la empresa Electric Vehicle Company en 1899. Varias empresas importantes compraron licencias, pero otras, encabezadas por Henry Ford, se negaron a hacerlo. El proceso judicial se inició en 1903 y terminó en 1911 un año antes de que expirara la patente con un veredicto favorable a Ford. Con anterioridad, Harry Lawson había intentado sin éxito obtener un monopolio similar en Gran Bretaña para todos los automóviles de gasolina, al crear en 1895 el British Motor Syndicate para explotar las patentes de Daimler y otros. Sin embargo, una decisión judicial de 1901 acabó con las aspiraciones monopolistas de Lawson.

Gran Bretaña centró sus investigaciones en los motores de combustión interna en lugar del vapor o la electricidad antes que Estados Unidos, debido en gran parte al ejemplo francés y a que la eliminación de las restricciones de patentes fue anterior a la estadounidense. En 1911, en las carreteras de Estados Unidos había más de 600.000 automóviles, bastantes más que en los países europeos, pero muchos estaban propulsados por vapor o electricidad. Aunque tardó en arrancar, la industria británica acortó distancias con la francesa después de 1909. Entre 1909 y 1913 la producción francesa creció un 30%, mientras que en Gran Bretaña aumentó un 200%. En 1913, la producción de automóviles y vehículos comerciales era de 34.000 anuales, frente a los 45.000 de Francia y los 23.000 de Alemania. Sin embargo, la producción total europea era menos de una cuarta parte de la estadounidense.

La combinación de una renta per cápita mayor, unas técnicas eficaces de producción en serie y una población dispersa hizo que el mercado y la industria automovilística de Estados Unidos superara con rapidez a la del resto del mundo, lo que en 1914 representaba fundamentalmente Europa. En ese año, en Estados Unidos había un vehículo por cada 77 personas, en Gran Bretaña había uno por cada 165, en Francia uno por cada 318 y en Alemania uno por cada 950. Esto también significaba que Gran Bretaña era el mayor mercado europeo.

La producción en serie no fue inventada por Henry Ford. En 1798 Eli Whitney introdujo la producción normalizada de mosquetes, y las fábricas de carne de Chicago habían introducido cadenas de producción en la década de 1860. En 1902, el automóvil Oldsmobile ya se fabricaba en serie. A partir de 1908, cuando se introdujo el modelo de Ford, Henry Ford empezó a combinar esos factores y reunió las enseñanzas de un siglo de forma espectacular. Entre 1913 y 1915 en la fábrica de Ford de Highland Park se combinaron la producción normalizada de piezas de precisión (que hacía que fueran intercambiables) y la fabricación en cadenas de montaje, que simplificaba las operaciones y las dividía en zonas de trabajo. La eficacia de la producción era tal que los precios de los automóviles bajaban sin cesar. Los automóviles salían de la cadena de montaje cada 10 segundos, con un ritmo anual de 2 millones. Esto hizo que Estados Unidos se motorizara de forma masiva en la década de 1920. Los fabricantes europeos aprendieron la lección, en especial el británico Morris, el francés Citroën, el alemán Opel, el italiano Fiat y, naturalmente, las fábricas de Ford situadas fuera de Estados Unidos. A pesar de todo, en la década de 1920 Estados Unidos y Canadá producían más del 90% de los automóviles fabricados en el mundo. La mayoría de estos vehículos se vendían en Norteamérica, pero las exportaciones suponían un 35% del mercado mundial de automóviles.

La producción de vehículos fuera de Estados Unidos sobrevivió en gran medida porque General Motors, Ford y Chrysler establecieron plantas de fabricación en el extranjero, pero sobre todo porque los gobiernos europeos protegieron su industria automovilística de la competencia estadounidense mediante aranceles y cuotas. En 1932, los aranceles eran del 33,3% en el Reino Unido, del 25% en Alemania, entre el 45 y el 70% en Francia y entre el 18 y el 23% en Italia. En 1929 se fabricaron 4,8 millones de vehículos en Norteamérica, frente a 554.000 en Europa occidental.

En el periodo de entreguerras se produjo una fuerte reducción en el número de fabricantes de automóviles en la mayoría de los principales países productores. En 1939, el sector estaba dominado en Estados Unidos por General Motors, que en la década anterior había superado a Ford gracias a una mejor comercialización. El único fabricante importante además de estas compañías era Chrysler. En Alemania, los líderes del mercado eran Opel —que General Motors había comprado en 1928—, Mercedes-Benz y Auto Union. En Francia el sector estaba dominado por Renault, Peugeot y Citroën (véase Louis Renault; Armand Peugeot; André Citroën). Sólo en Gran Bretaña había más fabricantes en 1939 que en 1929. Allí, Morris y Austin rivalizaban por el primer puesto, seguidos por Ford, Vauxhall (de General Motors), Standard y Rootes. Las principales marcas especializadas eran Jaguar, Rover y Rolls-Royce.

En el periodo posterior a 1945 comenzó una importante expansión de la producción y prosiguió la racionalización, tendencias que continúan en la actualidad. En 1950, Europa representaba el 13,6% de la producción mundial, que ascendía a 8,2 millones de vehículos. El número de fabricantes tradicionales continuó en declive. En Estados Unidos, Studebaker, Packard y American Motors abandonaron el sector o fueron absorbidos. En el Reino Unido, los principales fabricantes de propiedad británica se fusionaron en la década de 1960 para formar British Leyland, que cambió su nombre a Rover en 1986 y fue adquirida por BMW en 1994. En Francia, en la década de 1970, Peugeot compró Citroën y las instalaciones europeas de Chrysler en Gran Bretaña, Francia y España. Salvo algunas fábricas pequeñas, toda la industria automovilística italiana es propiedad de Fiat. En España, SEAT, que estaba a la cabeza del sector automovilístico español, empezó a notar la crisis en 1976 y ya a partir de 1984 inició un plan de colaboración con la alemana Volkswagen, que en 1986 adquirió el 51% de la empresa. Este proceso de reducción de empresas afectó a los coches, los vehículos comerciales y la fabricación de piezas.

Aunque la fabricación de vehículos está dominada principalmente por empresas con enormes mercados oligopolistas y muy competitivos, es posible entrar en algún segmento de estos mercados (véase Oligopolio). A partir de 1960 tuvo lugar el surgimiento de la industria automovilística japonesa, que en ese año fabricó sólo 165.094 coches y en 1990 produjo 9.947.972. A mediados de la década de 1990, la industria automovilística surcoreana parecía constituir una fuerza importante, y en el futuro podría haber industrias locales importantes en India, China y Rusia.

El crecimiento económico de Europa y la mayor eficiencia en la producción de vehículos hicieron que, a principios de la década de 1970, el consumo y producción total de automóviles en Europa superaran a los de Norteamérica por primera vez desde los primeros días de la industria. Los aranceles experimentaron grandes reducciones en todo el mundo desde principios de la década de 1960; la inadaptación de los coches estadounidenses para la mayoría de los mercados de exportación hizo que los primeros en beneficiarse fueran los fabricantes europeos y posteriormente los japoneses. Sin embargo, alrededor del 20% de la producción y venta de automóviles en Europa correspondía a fabricantes estadounidenses.

En 1995 había en el mundo más de 625 millones de coches y vehículos comerciales en uso. De ellos, 193 millones correspondían a Estados Unidos, 17 millones a Canadá, 63 millones a Japón y 183 millones a Europa occidental. Si sólo se cuentan los coches, Europa occidental, con 162 millones, superaba a Estados Unidos, con 146 millones. Sin embargo, la combinación de un mayor poder adquisitivo per cápita y unos precios más bajos hacía que la densidad de automóviles fuera mayor en Estados Unidos que en Europa y el resto del mundo. En Estados Unidos hay 1,7 personas por automóvil, frente a 2,3 en Europa occidental. Las cifras de Europa oriental van desde 3,8 personas por automóvil en la República Checa hasta 16,0 en la antigua Unión Soviética. A título comparativo, en Japón hay 3,0 personas por automóvil, en Canadá 2,0 y en Australia 2,2.

La industria automovilística es de ámbito mundial. El dominio estadounidense del sector permaneció desde 1910 hasta 1965, cuando Estados Unidos todavía fabricaba el 50% de los vehículos de todo el mundo. Aunque ese dominio ya no existe, Estados Unidos sigue encabezando la producción mundial.

En 1902, la empresa alemana Daimler adquirió una filial con participación en Austria, lo que la convirtió en la primera empresa multinacional del automóvil. Una multinacional es una empresa que tiene instalaciones de producción importantes en diferentes países, a menudo vinculadas por un tráfico cruzado de suministros. En la actualidad, las empresas multinacionales más desarrolladas son Ford y General Motors, seguidas por las japonesas Toyota y Nissan. Los productores europeos están mucho más ligados a su zona, aunque el alemán Volkswagen y el italiano Fiat tienen instalaciones importantes en México y Sudamérica. Las empresas europeas de carácter más multinacional son los principales fabricantes de piezas y los productores de camiones como Mercedes-Benz o Volvo.

La mayoría de las empresas de vehículos que funcionan en el resto del mundo son filiales de los principales productores estadounidenses, japoneses y europeos. En países como Malaysia, China o la India, las empresas locales se encargan de la fabricación, pero siempre con una ayuda importante de los gigantes grupos extranjeros. A mediados de la década de 1990 parecía que sólo las empresas surcoreanas Hyundai, Daewoo, Kia, Ssanguyong y Samsung podrían convertirse en fabricantes de automóviles independientes, capaces de financiar, diseñar y producir sus propios vehículos.

En 1990, el mercado automovilístico de Europa occidental alcanzó un nivel récord de 13,5 millones de unidades. El mercado norteamericano era de unos 10 millones y el japonés de 4,5 millones. Los líderes del mercado europeo son Volkswagen, con el 16% del mercado, seguido por General Motors (propietaria de las marcas Opel y Vauxhall), Peugeot-Citroën, Ford, Renault y Fiat, con porcentajes situados entre el 11 y el 13%. Otras empresas, como Mercedes, controlan el 3% del mercado. En total, el 12% de las ventas europeas corresponde a fabricantes japoneses. En Japón, la estructura del mercado es muy diferente: Toyota abarca el 45% de las ventas y Nissan el 27%, mientras que empresas como Honda o Mitsubishi tienen menos del 10%. Al mismo tiempo, los japoneses dominan el comercio mundial de automóviles; exportan más del 50% de su producción y fabrican 2,3 millones de automóviles en Norteamérica y un número creciente en Europa. El mercado estadounidense sigue estando encabezado por General Motors, con un 35%, seguido por Ford, con un 20%. Sin embargo, en la actualidad Chrysler cede muchas veces su tradicional tercer puesto a Honda y Toyota, mientras que la compañía japonesa Nissan le sigue de cerca.

La rivalidad entre las compañías, el crecimiento continuo de las importaciones y exportaciones y el surgimiento de nuevos participantes en el sector están llevando a una situación cada vez más competitiva.

El aumento de la competencia ha hecho que las empresas automovilísticas busquen nuevos productos para intentar reforzar su posición comercial. Por ejemplo, las ventas anuales de vehículos semideportivos y minifurgonetas así como vehículos de doble tracción alcanzan los 6 millones de unidades en Estados Unidos, cifra que se suma a las ventas de automóviles convencionales. Los fabricantes de estos vehículos especiales —empresas estadounidenses, japonesas y europeas, como Land Rover— han aprovechado las nuevas preferencias de los consumidores. Se prevé que las ventas europeas alcancen el millón de unidades en el 2000.

Aunque la demanda de vehículos sigue aumentando, y los datos de población por automóvil de China y la India (515 y 264 personas respectivamente) muestran el potencial para una expansión adicional, la industria automovilística se enfrenta a un desafío social. Las dos crisis del petróleo de la década de 1970 y las preocupaciones por el medio ambiente han tenido un impacto importante en el sector.

Las crisis del petróleo de 1973 y 1978 y el consiguiente incremento del precio del barril, supusieron un gran estímulo para diseñar vehículos y métodos de fabricación que permitieran el ahorro de energía. El posterior desarrollo de motores más eficientes, automóviles más ligeros y carrocerías más aerodinámicas fue reduciendo el consumo de combustible. En la mayoría de los países, los gobiernos aumentaron los impuestos sobre la gasolina y el gasóleo, con lo que modificaron las preferencias de los consumidores en favor de la eficiencia energética y proporcionaron un marco seguro a las empresas automovilísticas que invertían recursos para lograr esta eficiencia.

Además, las preocupaciones ecologistas sobre las emisiones de gases de escape, los atascos en las ciudades y el ruido han hecho que en los países más desarrollados se aprueben leyes destinadas a reducir el impacto negativo de los vehículos. El empleo de catalizadores y motores de bajo consumo tiene por objetivo reducir las emisiones nocivas. El desarrollo de automóviles más ligeros y aerodinámicos tiene el mismo efecto, ya que reduce el consumo de combustible. Los sistemas de navegación y las autopistas de peaje o cuota pretenden reducir los atascos y los consiguientes costes sociales, entre ellos la contaminación atmosférica. Las medidas destinadas a aumentar la seguridad de los vehículos, con sistemas como cinturones de seguridad o airbag y mejoras en la construcción de la carrocería, han supuesto otro reto para la industria del automóvil a lo largo de los últimos 25 años.

Además de estos factores externos, los avances internos de la industria han aumentado la presión sobre las empresas individuales.

En la década de 1980, los fabricantes japoneses de automóviles alcanzaron niveles nunca vistos en calidad y eficacia de fabricación. Mientras las empresas europeas y estadounidenses empleaban en el mejor de los casos 35 horas/trabajador para fabricar un automóvil, los japoneses sólo necesitaban 15. Las grandes inversiones de capital en equipos excelentes, los sistemas adecuados de control y fabricación y el diseño de los vehículos con el objetivo de una construcción más fácil proporcionaron a los japoneses una importante ventaja de coste y calidad sobre sus rivales. Esto se comprobó con el enorme y rápido crecimiento de la producción y las exportaciones japonesas. Los 3.000 dólares menos que costaban los automóviles japoneses en 1990 en relación a los estadounidenses y los europeos no se debían tanto a unos salarios más bajos como a ventajas básicas de diseño y fabricación. El CAD/CAM (diseño y fabricación asistidos por ordenador o computadora) y otras técnicas como la ingeniería simultánea contribuyeron a mejorar la calidad y reducir el coste y los periodos de gestación de productos desde cinco años hasta menos de tres.

Después de las crisis del petróleo, la industria estadounidense del automóvil, en crisis por sus vehículos excesivamente grandes y de mala calidad, vio cómo los consumidores se inclinaban por los vehículos japoneses en cantidades tales que éstos controlaron un 30% del mercado automovilístico. En la década de 1980, con el fin de dar un respiro a la industria de Estados Unidos para introducir mejoras, el gobierno de ese país persuadió a las empresas japonesas para que impusieran restricciones voluntarias a sus ventas y sustituyeran las exportaciones por la fabricación de automóviles en Estados Unidos. En Europa, los japoneses también aceptaron restricciones voluntarias similares en Gran Bretaña y Francia, y limitaciones de otro tipo en Italia, España y Portugal. Esto fomentó el que los japoneses construyeran algunas plantas de fabricación en Europa, sobre todo en Gran Bretaña, para asegurarse el acceso a los mercados.

La lección de eficiencia de los japoneses tuvo sus consecuencias, y las industrias estadounidenses y europeas acortaron distancias en productividad y calidad. Por otra parte, la subida del yen a mediados de la década de 1990 hizo que los precios de los automóviles japoneses corrieran el riesgo de dejar de ser competitivos en algunos mercados.

La industria del automóvil es la mayor industria de fabricación del mundo. Su impacto sobre el empleo, la inversión, el comercio exterior y el medio ambiente hace que tenga una inmensa importancia económica, política y social. En Europa occidental la industria automovilística representa el 10% de la producción industrial y emplea directa o indirectamente a 9 millones de personas.

Prius:

El nuevo Toyota Prius es una idea que no puede esperar. Un coche en el que la potencia va pareja con la precisión, la innovación con la visión, el rendimiento con la responsabilidad.

El nuevo Toyota Prius con Hybrid Synergy Drive: la combinación inteligente de un motor eléctrico y un motor de gasolina. El resultado es un rendimiento potente, una economía de combustible sobresaliente y una conciencia medioambiental excepcional.

Tecnología HSD

Uno de los cambios más importantes en el nuevo Toyota Prius es la incorporación del Hybrid Synergy Drive, que consigue una sinergia entre la potencia mejorada del motor eléctrico y el motor de gasolina, para obtener unas prestaciones mecánicas y medioambientales avanzadas. Los técnicos de Toyota han creado un motor eléctrico 1,5 veces más potente que el anterior y un motor de gasolina con un rendimiento insuperable de 57 kW/5.000 rpm.

En que consiste la tecnología híbrida

Existen dos tipos de sistemas híbridos: En un `híbrido en serie' el motor acciona un generador y la potencia creada se usa como motor eléctrico para mover las ruedas del vehículo. En un `híbrido en paralelo' las fuerzas de transmisión del motor y del motor eléctrico mueven las ruedas por separado.

El Sistema Híbrido de Toyota (THS) introducido en el Prius de 1997 fue el único en combinar ambos sistemas para maximizar sus ventajas. Se alcanzó un menor consumo y una mayor reducción en la emisión de gases con la estrategia de los motores "parar y marchar" y la recuperación de energía con la frenada.

Durante el uso, la potencia motriz del Prius proviene de la combinación del motor de gasolina, la energía eléctrica del generador y/o la almacenada en las baterías. Esta combinación elimina la necesidad de utilizar una transmisión manual o automática, dando lugar a una transmisión continuamente variable eléctrica (CVT). Un sistema altamente sofisticado de gestión por ordenador determina la combinación de potencia motriz más apropiada en cada momento durante el ciclo de conducción, conmutando a la perfección entre los tres para obtener el máximo rendimiento y minimizar las emisiones de gases.

Esta tecnología fue actualizada en el año 2000 ha dando como resultado una mejora en la potencia y la fuerza: El motor de gasolina aumentó la potencia un 19 % hasta 71 Hp y la fuerza mejoró en un 13 % hasta 115 Nm; por su parte, la potencia del motor eléctrico también mejoró pasando a 44 Hp y 350 Nm, dando como resultado una mejora de las prestaciones en todos los aspectos. Durante sus seis años de vida, el Prius original ha proporcionado una valiosa experiencia a Toyota lo que le permite lanzar la versión del Prius de 2ª generación.

Emisiones

Al dar el innovador paso siguiente hacia el nivel de emisiones cero, Toyota produce los vehículos más limpios en el mundo. El nuevo Toyota Prius le ahorra al medio ambiente 1 tonelada entera de CO2 al año. Las menores emisiones producidas por el nuevo Toyota Prius equivalen a la absorción que realizarían 536 cedros durante todo un año.

-Modo Arrancar

El modo arrancar en el Toyota Prius es considerado dentro de un rango de velocidad de 0 Km./h a cerca de los 35 Km./h y es precisamente desde el momento en que el vehículo empieza a moverse hasta alcanzar la velocidad antes citada.

Flujo de energía:

En la aceleración inicial y durante la marcha de baja velocidad, el motor del nuevo Toyota Prius utiliza la energía de la batería para mover el carro. Cuando el nivel de energía es bajo, el nuevo Toyota Prius utiliza el motor de gasolina para dar potencia al generador y recargar la batería.

Consumo de Combustible:

Desde el arranque y durante la marcha a baja velocidad, el Hybrid Synergy Drive de este vehiculo unicamente emplea el motor electrico para impulsar el auto. Mientras circula de esta forma no consume nada de combustible.

Sonido:

A bajas velocidades el silencio es absoluto gracias al motor eléctrico.

Emisiones:

A bajas velocidades, el nuevo Toyota solo utiliza su motor eléctrico ultra eficiente que no produce ninguna emisión.

Modo Circular

El modo circular en el Toyota Prius es considerado en velocidades normales de conducción, esto siempre y cuando no se le exija al vehículo altas velocidades o aceleraciones repentinas. Se puede decir que este modo es en un rango de velocidades de entre los 35 Km/h a los 80 Km/h.

Flujo de energía:

Al conducir en condiciones normales, el motor de gasolina es la principal fuente de potencia. El motor de gasolina transmite su potencia directamente a las ruedas, asi como al generador, que produce electricidad para que el motor electrico propulse también las ruedas.

Consumo de Combustible:

A velocidades normales el Hybrid Synergy Drive de este vehiculo emplea la potencia tanto del motor eléctrico como del motor de gasolina para moverse. Al maximizar la eficiencia de ambas fuentes de potencia, el Prius logra un consumo de combustible en ciclo urbano inferior a 5.1/100km.

Sonido:

A velocidades normales, conducir este auto supone un experiencia excepcionalmente silenciosa y placentera, pues el nivel de ruido se mantiene muy por debajo de la medida.

Emisiones:

A velocidades normales, este sistema hibrido emplea la potencia tanto del motor eléctrico como del motor de gasolina para moverse. El Hybrid Synergy Drive produce un 89% menos de emisiones contaminantes que un coche nuevo de tipo medio.

Modo Adelantar

El modo adelantar del Toyota Prius es referente a la necesidad del conductor de sobrepasar a otro vehículo o a la acción de acelerar repentinamente para alcanzar las velocidades máximas permitidas por el automóvil (el Toyota Prius desarrolla una velocidad máxima cercana a los 200 Km/h)

Flujo de energía:

Al adelantar o al acelerar de repente, se combinan las tres fuentes para proporcionar la máxima potencia; la batería de alto voltaje, el generador y el motor de gasolina. El acelerador electrónico junto con el E-CVT proporcionan una aceleración suave y lineal.

Consumo de Combustible:

Al adelantar, el Hybrid Synergy Drive utiliza energía tanto del motor de gasolina como del motor eléctrico. En este tipo de circulación, el carro consume 5 litros de gasolina a los 100km.

Sonido:

A altas velocidades y durante adelantamientos, el carro mantiene los ruidos a un nivel confortable.

Emisiones:

A altas velocidades y durante adelantamientos, las emisiones del Hybrid Synergy Drive siguen siendo inferiores que las de otros vehículos.

Modo Frenar

El modo frenar en el Toyota Prius es cuando el conductor necesita llevar el vehículo desde la velocidad en la que se encuentre en el momento de la conducción hasta 0 Km/h.

Flujo de energía:

Al desacelerar o frenar, el motor eléctrico controla la distribución de potencia a las ruedas, lo que permite al motor actuar como un gran generador, recuperando energía y almacenándola en la batería de alto voltaje.

Consumo de Combustible:

Al frenar, la energía cinética se convierte en electricidad que recarga las baterías, mediante un proceso denominado frenada regenerativa, cuando el carro está frenado no consume gasolina.

Sonido:

Durante la frenada, el ruido que produce el motor eléctrico es insignificante.

Emisiones:

Cuando está frenado, el carro no produce ninguna emisión.

Modo EV

El modo EV en el Toyota Prius permite al conductor elegir el sistema eléctrico en un 100%, esta opción del vehículo “desconecta” la alimentación del motor gasolina.

Dicho sistema (EV), se desconecta inteligentemente si la carga de la batería eléctrica es insuficiente para mover el vehículo y el sistema de gasolina entra a trabajar para recargar la batería.

Si la carga en la batería eléctrica no es lo suficientemente alta como para poner a funcionar el sistema EV, el vehículo no permitirá la activación de dicha función.

Flujo de energía:

Cuando el conductor activa el modo EV(vehículo eléctrico), el carro se mueve únicamente con el motor eléctrico.

Consumo de Combustible:

Cuando se encuentra en modo EV, el carro utiliza únicamente sus baterías y no consume combustible

Sonido:

Cuando se encuentra en modo EV, el carro utiliza únicamente el motor eléctrico y es totalmente silencioso.

Emisiones:

En modo EV, el carro se impulsa sólo con energía eléctrica, y no produce ninguna emisión.

Modo Parar

El modo parar en el Toyota Prius es considerado cuando el vehículo está encendido pero completamente detenido.

Flujo de energía:

Cuando el carro está en marcha peor inmóvil, el motor de gasolina del carro se apaga para conservar combustible.

Consumo de Combustible:

Cuando el carro está en marcha peor inmóvil, el motor de gasolina se apaga automáticamente y el consumo de gasolina es cero.

Sonido:

Cuando el carro está en marcha peor inmóvil, el único sonido que se escucha es el zumbido del aire acondicionado.

Emisiones:

Cuando el carro está en marcha peor inmóvil, no produce emisión aluguna.

¿POR QUÉ TIENEN PLOMO LAS GASOLINAS?

        A partir de los años 20 y como consecuencia de los mayores requerimientos de los motores de explosión derivados del aumento de compresión para mejorar su rendimiento, se inicia el uso de compuestos antidetonantes a base de plomo (Pb) y manganeso (Mn) en las gasolinas.

        El índice de octano de una gasolina es una medida de su capacidad antidetonante, así las gasolinas con alto índice producen una combustión más suave y efectiva. El octanaje nos indica la presión y temperatura a que puede ser sometido un combustible carburado (mezclado con aire) sin auto-encenderse, cualquier combustible líquido o gaseoso (alcohol, butano, colonia, etc.) tiene un índice de octano determinado.

        Si el combustible no tiene el índice de octano adecuado, en motores con elevadas relaciones de compresión (oscilan entre 8,5 y 10,5:1) se producirá el "autoencendido" de la mezcla, es decir la combustión es demasiado rápida y dará lugar a una detonación (como si fuese un motor de ciclo diésel) que hace que el pistón sufra un golpe brusco y se reduzca drásticamente el rendimiento del motor, llegando incluso a provocar graves averías. Este fenómeno también se conoce entre los mecánicos como "picar bielas".
 
        Dicho índice de octano se obtiene por comparación del poder detonante de la gasolina con el de una mezcla de heptano e isooctano. Al isooctano se le asigna un poder antidetonante de 100 y al heptano de 0, de esta manera una gasolina de 95 octanos correspondería en su capacidad antidetonante a una mezcla con el 95% de isooctano y el 5% de heptano.

        El uso de antidetonantes a base de plomo y manganeso en las gasolinas obedece principalmente a que no hay forma más barata de incrementar el octanaje en las gasolinas que usando compuestos de ellos (Tetraetilo de Plomo-TEP-,Tetrametilo de Plomo -TMP- y a base de manganeso conocido por sus siglas en inglés como MMT) comparando con los costos que conllevan las instalaciones que producen componentes de alto octanaje (reformación de naftas, desintegración catalítica, isomerización, alqui-lación, producción de éteres-MTBE, TAME-, etc.).

        A partir de los años 70, el uso de compuestos de plomo en las gasolinas tenía dos razones: la primera, era la comentada de alcanzar el octanaje requerido por los motores con mayor relación de compresión y la segunda proteger los motores contra el fenómeno denominado Recesión del Asiento de las Válvulas de Escape (Exhaust Valve Seat Recession, EVSR) junto a la labor lubricante que el plomo ejerce en la parte alta del cilindro (pistón, camisa, segmentos y asientos de válvula)

        ¿POR QUÉ ELIMINAR EL PLOMO DE LOS COMBUSTIBLES?

        Como sabemos los metales "pesados" (plomo, manganeso, mercurio, cadmio, etc.) resultan perniciosos tanto para el medio ambiente como para la salud humana, tienen la mala costumbre de fijarse en los tejidos llegando a desencadenar procesos mutagénicos en las células.

        Desde el punto de vista de la salud, la presencia de plomo en el aire que respiramos tiene diferentes efectos en función de la concentración presente y del tiempo a que se esté expuesto.
Algunos de sus principales efectos clínicos, detectados por el envenenamiento agudo con plomo, son interferencia en la síntesis de la hemoglobina, anemia, problemas en el riñón, bazo e hígado, así como afectación del sistema nervioso, los cuales se pueden manifestar cuando se detectan concentraciones por encima de 60 mg de Pb por cada 100 mililitros de sangre.

        En los 70, ante los graves problemas de deterioro ambiental del planeta y su impacto sobre los seres humanos que lo habitan, los gobiernos de los países iniciaron una serie de acciones para detener y prevenir esta problemática ambiental.

        Una de las acciones que se inició en los países industrializados fue, en primera instancia, reducir el contenido de plomo en las gasolinas, al determinarse que la principal fuente de emisión de óxidos de plomo a la atmósfera la constituyen los vehículos con motor que usan la gasolina con plomo. Esta situación, no sólo es privativa de las naciones desarrolladas, también es un fenómeno que se presenta en las regiones del planeta con alta densidad de población, que consecuentemente utilizan gran cantidad de vehículos y consumen volúmenes considerables de
gasolina.

        Además existe una incompatibilidad manifiesta entre el uso de gasolinas con plomo y los catalizadores de oxidación empleados para eliminar las emisiones de monóxido de carbono (CO) a la atmósfera. El plomo se fija al catalizador y lo destruye de forma irreversible.


        ¿CÓMO SE ELIMINA EL PLOMO?

        Para poder eliminar el plomo hay que sustituir los compuestos de éste por otras sustancias que tengan el mismo efecto antidetonante, al tiempo que hay que preparar los motores para que no precisen de sus efectos lubricantes.

        Lo segundo corre por cuenta de los fabricantes, mientras que respecto a lo primero las petroleras han optado por sustituirlo por proporciones mucho mayores de ciertos hidrocarburos aromáticos, isoparafinas y compuestos oxigenados, cuyo exceso debe ser recirculado al motor y/o transformado en el catalizador. De esta manera, utilizando combustible sin plomo en un vehículo que no disponga de los dispositivos necesarior para ello, dicho exceso será emitido directamente a la atmósfera en forma de hidrocarburos sin quemar.

        Considerando que dichos hidrocarburos aromáticos (benceno principalmente, tolueno y xileno) las isoparafinas y los compuestos oxigenados son claramente carcinogénicos, desde el punto de vista de la salud  es más conveniente emplear gasolina con plomo que sin plomo en un vehículo no preparado para ésta.



CONCLUSIONES

Los combustibles no contaminantes son una gran alternativa en cuanto al uso como combustible en automóviles, según las perspectivas hechas por diferentes agencias, los combustibles no contaminantes, que en estos momentos no están al alcance de la mayoría de las personas, que no tienen una red de distribución apropiada y/o eficiente, y además que los costos de producción y almacenamiento son muy elevados es muy difícil que sea distribuida esta tecnología masivamente pero, con el paso de los años reducirán sus precios y se nivelarán con los precios de las gasolinas normales y hasta existe la posibilidad de que los combustibles no contaminantes sean más baratos que los que contaminan. En unos cuantos años los precios bajaran porque la tecnología utilizada en el almacenamiento, la producción y la distribución de estos combustibles no contaminantes será mejor y estará más desarrollada, además con la mejora de las tecnologías usadas en los medios de conversión de los combustibles hará posible que el precio de los automóviles sea menor y los automóviles que utilicen combustibles no contaminantes no sean tan caros como ahora, al ser el precio el factor que impide que las personas usen masivamente los combustibles no contaminantes y al bajar los precios el uso de los combustibles no contaminantes y el de combustibles que contaminen menos será una realidad. Solo hay que esperar que la tecnología avance lo suficiente. Hay que esperar que la tecnología se desarrolle para que nos facilite el uso de los combustibles no contaminantes y así tener un carro que utilice como combustible el hidrógeno, lo cual está en fase experimental, al igual que esperamos que la tecnología se desarrolle para poder ir a Marte y para hacer viajes transcontinentales más rápidos a través de naves espaciales. La empresa Chrysler planea lanzar al mercado en el 2007 un automóvil cuyos costos hagan al vehículo accesible al público, hay otras compañías que también desarrollan automóviles no contaminantes, la diversidad en el mercado también incidirá en que los precios sean aún más bajos.

Por otro lado el rendimiento general al utilizar un 10% de alcohol en la gasolina no presenta una disminución de este, pero tampoco se puede inferir que hay una mejora significativa. Esto concuerda con la experiencia mundial, donde mezclas tan bajas de gasolina con alcohol mejorarán la combustión, compensando así el menor contenido energético del alcohol respecto a la gasolina. Si es notorio que los vehículos carburados presentan una mejora de rendimiento y los inyectados mantienen su rendimiento.

Se observó que los vehículos de la Gerencia de Mercadeo y Distribución su rendimiento fue mayor debido a las grandes distancias recorridas en carretera abierta (Pistas). No así con los vehículos de las otras dos gerencias, cuyos recorridos en ciudad, hacen notar que el rendimiento no mejoró. En todo caso esto es un factor que se da con cualquier combustible, se sabe que el rendimiento en ciudad es menor que en carretera abierta, debido a que en zona urbana el auto permanece mucho más tiempo con el motor funcionando y sin avance y/o avance muy lento.

Las pruebas realizas en la emisión de gases con la gasolina E-10 siempre estuvieron por debajo de los limites establecidos por el MOPT.

El plan piloto muestra en forma cualitativa que los vehículos utilizados en Costa Rica pueden usar gasolina con 10% de etanol anhidro, sin que se presenten problemas de rendimiento y emisiones. Resultados que solo confirman los estudios que a nivel mundial ya se tienen.

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viñaza

alcohol anhidro

alcohol hidratado

azúcar

melaza

Destilación

y

Deshidratación

bagazo

Fermentación

Fabricación de azúcar

jugoo

Extracción del jugo

caña