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Recientemente, Power Progress inform贸 sobre una investigaci贸n realizada por la Asociaci贸n de Transporte Motorizado de Alberta (AMTA) de Canad谩 de en temperaturas extremadamente fr铆as.

Resulta que cuando el mercurio baja, otros combustibles alternativos enfrentan desaf铆os similares.

Jeffrey D. Naber, profesor Richard & Elizabeth Henes de Sistemas Energ茅ticos en la Universidad Tecnol贸gica de Michigan, utiliz贸 el di茅sel f贸sil en motores de encendido por compresi贸n como punto de referencia.

鈥淓l combustible di茅sel tiene una volatilidad relativamente baja鈥�, dijo Naber. 鈥淓so significa que es dif铆cil vaporizarlo y mezclarlo a bajas temperaturas. Tiene algunas parafinas, por lo que normalmente comenzar谩 a formar cera a bajas temperaturas鈥�.

Seg煤n Matt Leuck, gerente t茅cnico de Transporte Terrestre Renovable para Am茅rica del Norte del fabricante de combustible sustentable Neste, el funcionamiento en climas fr铆os del combustible di茅sel es una funci贸n de los tipos de mol茅culas que contiene el combustible.

鈥淪i las mol茅culas de di茅sel son m谩s pesadas y de cadena m谩s larga, se solidificar谩n m谩s r谩pido鈥�, dijo. 鈥淪i las mol茅culas de di茅sel son m谩s ligeras y de cadena m谩s corta, permanecer谩n l铆quidas durante m谩s tiempo鈥�.

Los aditivos permiten que el combustible di茅sel fluya a temperaturas m谩s bajas para operar en climas fr铆os sin ser demasiado vol谩til para el uso en verano, dijo Naber, as铆 como otros m茅todos para promover la ignici贸n.

鈥淒ependemos del calor de la compresi贸n y posiblemente de otros mecanismos para lograr temperaturas en el cilindro que permitan que el combustible se encienda autom谩ticamente鈥�, dijo.

HVO y biodiesel

Una alternativa al di茅sel f贸sil en los motores de encendido por compresi贸n es el di茅sel renovable, tambi茅n conocido como aceite vegetal hidrotratado (HVO). Leuck dijo que si bien no es posible abordar las bajas temperaturas una vez que se ha producido di茅sel renovable, se puede hacer mucho en el proceso de refinaci贸n para abordar el funcionamiento en climas fr铆os.

Neste MY Renewable Diesel en la parada de camiones de KW Rastall Oil en North Brunswick, Nueva Jersey. Neste anunci贸 recientemente una asociaci贸n con el municipio de North Brunswick para permitir que todos los veh铆culos y equipos di茅sel del municipio cambien a di茅sel renovable. (Foto: KW Rastall Oil)

鈥淏谩sicamente, podemos decir que queremos fabricar este tipo de combustible鈥�, dijo Leuck. 鈥淧odemos decir que queremos fabricar un punto de enturbiamiento de X, Y o Z, y podemos lograrlo cualquier d铆a de la semana gracias a la tecnolog铆a que tenemos en el proceso de producci贸n鈥�.

Leuck agreg贸 que el punto de enturbiamiento es el punto en el que comienzan a formarse cristales de cera.

Otra alternativa al di茅sel f贸sil es el biodi茅sel, que tambi茅n se produce a partir de materias primas similares al di茅sel renovable, pero mediante un proceso de refinado diferente. Sin embargo, seg煤n Naber, no se comporta de forma muy diferente al di茅sel f贸sil en condiciones de fr铆o extremo.

鈥淓l biodi茅sel tiende a tener largas cadenas [de hidrocarburos] y tiende a formar ceras como el combustible di茅sel, por lo que tiene un problema a bajas temperaturas鈥�, dijo Naber.

Leuck dijo que, a diferencia del di茅sel renovable, el proceso de refinaci贸n del biodi茅sel junto con los tipos de materias primas limitan lo que los productores pueden hacer para adaptarlo a temperaturas extremadamente fr铆as.

鈥淪贸lo pueden descomponer la materia prima, pero no pueden volver a introducir m谩s hidr贸geno en esa mol茅cula de combustible鈥�, dijo Leuck, refiri茅ndose al proceso de hidrotratamiento del di茅sel renovable que crea hidrocarburos paraf铆nicos. Agreg贸 que el proceso de biodi茅sel no permite la isomerizaci贸n de las mol茅culas, que es el paso en el proceso de refinaci贸n del di茅sel renovable que realmente define sus propiedades en climas fr铆os.

Naber dijo que los compuestos paraf铆nicos (aquellos que son de cadena larga, cadena lineal o isoparaf铆nicos) tienen un n煤mero de cetano alto.

鈥淓l 铆ndice de cetano es su capacidad caracter铆stica de autoencenderse鈥�, dijo. 鈥淓so es bueno. Cuantos m谩s cetanos tenga, cuantos m谩s paraf铆nicos tenga, menor ser谩 la temperatura a la que se autoencender谩鈥�.

Agreg贸: 鈥淒ependiendo de c贸mo se produzca el di茅sel renovable, por lo general (nuevamente, depende del proceso) tiende a tener m谩s de estos hidrocarburos de cadena larga que tienen un 铆ndice de cetano m谩s alto. Tambi茅n tienen menos capacidad de generar holl铆n. Pero estos combustibles suelen tener puntos de encerado m谩s altos鈥�.

Opciones de encendido por chispa

Tambi茅n existen combustibles alternativos para los motores de encendido por chispa. Uno de los que se utiliza con frecuencia es el etanol, que seg煤n Naber 鈥渢iene una baja volatilidad, por lo que tampoco es bueno para los arranques a bajas temperaturas鈥�.

Agreg贸: 鈥淧odr铆amos recurrir a combustibles gaseosos. La ventaja de un combustible gaseoso es que no tengo que vaporizarlo鈥�.

Tanto el gas natural licuado (GNL) como el gas licuado de petr贸leo (propano o GLP) todav铆a se vaporizar谩n en condiciones normales, incluso a bajas temperaturas, dijo Naber.

Un tanque de almacenamiento de gas natural licuado (GNL). (Foto: Adobe Stock)

鈥淯no de los desaf铆os del gas natural es que, al igual que el aire, cuando se expande, se enfr铆a鈥�, dijo Naber. 鈥淭engo que expandirlo desde el tanque de alta presi贸n, por lo que el enfriamiento puede ser bastante significativo鈥�.

Agreg贸 que los intercambiadores de calor pueden garantizar que el combustible que ingresa al cilindro no est茅 demasiado fr铆o.

En los motores de combusti贸n interna, dijo Naber, el hidr贸geno funciona de manera similar.

鈥淣ecesito tener hidr贸geno licuado almacenado criog茅nicamente, o podr铆a tenerlo en un tanque comprimido鈥�, dijo. 鈥淣o se enfr铆a tanto cuando se expande. Tiene diferentes propiedades termodin谩micas鈥�.

Sin embargo, al igual que el gas natural y el GLP, no necesita vaporizarse.

鈥淪olo necesito mezclarlo (obtener la cantidad correcta con aire) y encenderlo con una chispa鈥�, dijo Naber.

El desaf铆o con los motores de encendido por chispa a temperaturas fr铆as es obtener la mezcla estequiom茅trica correcta de combustible y aire en el momento del encendido por chispa, dijo Naber.

A pesar de estos desaf铆os, los motores son mejores que muchas otras tecnolog铆as para operar en condiciones de fr铆o extremo.

鈥淪i piensas en un motor, en realidad puede funcionar a un conjunto extremo de temperaturas en comparaci贸n con casi cualquier otro dispositivo que puedas imaginar鈥�, dijo Naber. 鈥淟as bater铆as tienen problemas a bajas temperaturas. Las pilas de combustible tienen problemas a bajas y altas temperaturas. Por lo tanto, un motor es bastante resistente a la temperatura en general鈥�.

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