UTILIZACIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES EN MOTORES

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1 UTILIZACIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES EN MOTORES Jornada: uso sostenible del tractor agrícola Escuela Politécnica Superior. Huesca Mariano Muñoz Rodríguez. Profesor Titular 2 de octubre de

2 BIOCOMBUSTIBLES 1. Biocombustibles Política energética 2. Tipos de biocombustibles 3. Biocombustibles Motores Alcoholes y derivados en motores Utilización de alcoholes en MEP Utilización de alcoholes en MEC Utilización de aceites en MEC Utilización de biodiesel en MEC 4. El biodiesel en la UE 2

3 1. Biocombustibles Política energética Objetivos básicos de política energética de la UE Reducir las importaciones de petróleo Elevada dependencia energética exterior: 50% Aumentar la fiabilidad del suministro de energía En 2020 sustitución del 20% de los carburantes tradicionales en el sector transporte Potenciar un uso más limpio y eficiente de la energía en vehículos 3

4 1. Biocombustibles Política energética Biocombustibles Permiten alcanzar los objetivos de política energética Mitigan los problemas asociados a los excedentes agrícolas Reducen las emisiones contaminantes y de efecto invernadero Generan actividad industrial y empleo Afectan al precio de productos alimentarios 4

5 2. Tipos de biocombustibles Biocombustibles: combustibles de origen vegetal (energía renovable) Tipos de materia prima vegetal: Maíz, cebada, trigo, caña de azúcar, etc: Alcoholes Colza, soja, girasol, palma, oliva, etc: Aceites Residuos de bosques y de cultivos: Gases y líquidos combustibles 5

6 2. Tipos de biocombustibles Tipos de biocombustibles Alcoholes: metanol, etanol (MEP) Derivados de alcoholes: MTBE, ETBE Aceites vegetales: girasol, colza, soja, etc. (MEC) Derivados de aceites vegetales: biodiesel Aceites de pirólisis de la biomasa (MEC) Gases pobres (MEP) Biogas (motores de gas) 6

7 3. Biocombustibles Motores Laboratorio de Motores Peculiaridades de funcionamiento de los motores Requisitos de todo combustible: MEP, evaporarse fácilmente MEC, buena pulverización Facilidad en los arranques en frío Combustión sin formación de depósitos y completa El combustible debe minimizar el desgaste y corrosión 7

8 3. Biocombustibles Motores Alcoholes y derivados en motores Se utilizan en motores de gasolina (MEP) El número de octano (NO) es mayor que el de la gasolina: Gasolina: NO=95 98 Etanol (ETBE): NO=106 (114) El número de cetano (NC) es bajo: Gasóleo: NC=50 Etanol (ETBE): NC=5 (<0) Poder calorífico: bajo 8

9 3. Biocombustibles Motores Utilización de alcoholes en MEP Laboratorio de Motores Combustibles con bajo contenido en alcoholes (<10%) No se requieren modificaciones complejas y costosas. Regular la inyección/carburación Las emisiones son del mismo orden que las de la gasolina. Idéntico rendimiento y potencia. 9

10 3. Biocombustibles Motores Utilización de alcoholes en MEP Laboratorio de Motores Combustibles con alto contenido en alcoholes (85 95%) Se requiere un rediseño específico del motor. Sistema de admisión. Regular la inyección/carburación. Modificar la relación de compresión. Nuevo reglaje del encendido. Sustitución de cauchos, plásticos y metales de construcción. Reformulación del aceite lubricante. 10

11 3. Biocombustibles Motores Utilización de alcoholes en MEP Laboratorio de Motores Combustibles con alto contenido en alcoholes (85 95%) Las emisiones: NOx mejoran CO similar Aldehídos aumentan Rendimiento y potencia: Mejoran (por el rediseño) 11

12 3. Biocombustibles Motores Utilización de alcoholes en MEC Laboratorio de Motores Los alcoholes no se adaptan bien a los motores diesel. Gran resistencia a la autoinflamación No se mezclan bien con el gasóleo No lubrican bien el sistema de inyección 12

13 3. Biocombustibles Motores Utilización de alcoholes en MEC Laboratorio de Motores El motor diesel se puede adaptar a los alcoholes Reducir la relación de compresión Instalar bujías Lubricación especial de la bomba de inyección Modificaciones importantes 13

14 3. Biocombustibles Motores Utilización de aceites en MEC Laboratorio de Motores Se requieren modificaciones importantes del motor Nuevo sistema de inyección: mejorar pulverización Rediseñar cabeza de los pistones: alta turbulencia Intensificar refrigeración Sistema de arranque con gasóleo Motor Elsbett 14

15 3. Biocombustibles Motores Utilización de aceites en MEC Mezclas binarias gasóleo aceite Los problemas desaparecen con mezclas gasóleo y aceite hasta 15%. Se requieren lubricantes de altas prestaciones Hay que aumentar la frecuencia de las revisiones. 15

16 3. Biocombustibles Motores Utilización de biodiesel en MEC Se prefiere modificar el aceite que el motor: (biodiesel) Viscosidad del biodiesel gasóleo (buena pulverización) No modificar sistema de inyección Número de cetano biodiesel gasóleo (buena combustión) No modificar cabeza pistones/culata 16

17 3. Biocombustibles Motores Utilización de biodiesel en MEC Se puede utilizar biodiesel puro en la mayoría de los motores fabricados desde 1994 Limitaciones (muy ligeras) Algunos problemas de arranque en frío Cuidados de almacenamiento Posible ataque a sellos y juntas Se puede emplear sin limitaciones una mezcla de gasóleo y hasta 20% biodiesel 17

18 3. Biocombustibles Motores Utilización de biodiesel en MEC Prestaciones del motor Potencia del motor: se reduce un 10% Par motor: se reduce un 10% Consumo de combustible: aumenta 12 15% Emisiones contaminantes: en general se reducen Gases de efecto invernadero: se reducen notablemente 18

19 3. Biocombustibles Motores Utilización de biodiesel en MEC 150 biodiesel Comparación emisiones EMC respecto al gasóleo Porcentaje % 60 % 50 % 35 % 0 % CO HC NOx SO2 Partíc. Tipo de emisión 19

20 3. Biocombustibles Motores Utilización de biodiesel en MEC Reducción de gases de efecto invernadero Emisión de CO2 Gasóleo Biodiesel 3.2 Tn CO2/1000 litros Tn CO2/1000 litros Reducción de CO2 Gasóleo Biodiesel Tn CO2/1000 litros Gasolina Etanol 2 Tn CO2/1000 litros 20

21 Ensayos en el LAM Combustible: biodiesel a partir de aceite de girasol Tipos de ensayo Potencia y consumo (Directiva 88/195 CE, Directiva 88/1268 CE) Plena carga y cargas parciales Contaminantes (Directiva 88/77 CE) Ciclo de 13 fases con opacidad 21

22 Marca motor: Isuzu (Diesel) Descripción: 4 cilindros en línea. Dos válvulas por cilindro Cilindrada: 1488 c.c. Diámetro x carrera: 76x82 mm Relación de compresión: 22:1 Alimentación: Inyección indirecta mecánica y turbocompresor (sin intercooler) Presión máxima turboalimentación: 0.7 bar 22

23 Potencia: disminuye 1.5% Negro: gasóleo puro Morado: biodiesel puro Consumo combustible: aumenta 14% 23

24 Los biocombustibles son aptos para ser utilizados en motores 24

25 4. El biodiesel en la UE Producción anual UE (2013): 9.5 millones Tn Alemania Primer productor europeo: 2.5 millones Tn Se emplea biodiesel puro en vehículos Francia Segundo productor de biodiesel Se emplea mezclado Al 30% en flotas cautivas Al 5% en gasóleo de automoción 25

26 4. El biodiesel en la UE Austria País pionero en programas de bioenergía Se emplea biodiesel puro en vehículos Muchas cooperativas agrícolas Se autoabastecen de combustible: biodiesel España Varias plantas de biodiesel (50% de su capacidad) Se emplea biodiesel en algunas flotas cautivas Mezclado hasta 20% Primer productor de etanol de la UE 26

27 Gracias por su atención! 27

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