Contaminación de los motores de gasolina, diésel y más (I)

Durante su desarrollo la tecnología del automóvil ha ido evolucionando en prácticamente todos sus contenidos y por diferentes causas, entre estas la contaminación. Desde hace unos meses, aunque ya venía de antes, se han producido diferentes acontecimientos que están precipitando los procesos progresivos de disminución de la contaminación al circular el automóvil, provocando incertidumbre en las áreas afectadas, el conductor tiene serias dudas sobre que tipo de tecnología ha de elegir para su nuevo automóvil.

En el blog, y en el canal de YouTube, tenemos muchos contenidos sobre los sistemas de limpieza de gases de escape de los automóviles de gasolina y diésel, en este vamos a ordenar los temas para ofrecer una visión en conjunto incorporando otros sistemas alternativos menos contaminantes de generación de energía para desplazar el automóvil, presentando la que probablemente sea más completa y que, por diferentes razones, se hará esperar.

Resumen del desarrollo del contenido del artículo:

    • Efectos sobre el medio ambiente del automóvil con motores térmicos (gasolina y diésel), sobre todo en entornos urbanos.
    • Motores térmicos de menor tamaño (“down size”) para menor consumo y contaminación y complementos para mantener o mejorar las prestaciones.
    • Relación entre prestaciones, consumo de combustible y rendimiento.
    • Contaminación del automóvil térmico circulando y sus efectos sobre las personas y medio ambiente.
    • Sistemas para reducir los gases contaminantes que emite el automóvil al exterior.
    • Relación entre la forma de conducir y la contaminación.
    • Homologación del consumo y posibles variaciones; efectos de la forma de conducir y mando de respuesta del motor al acelerar.
    • Comparación de la contaminación y consumo del motor diésel según las RPM en tráfico urbano.

Anexos

    • Técnicas para reducir la emisión de COen motores de gasolina, relación con la contaminación y soluciones. 
    • Comparación de contaminación; diferentes combustibles del motor térmico (gasolina, gasóleo, GLP y GNC).
    • Los cuatro tipos de propulsión en el automóvil y sus ciclos de fuentes de energía; térmica, eléctrica con baterías, híbrida (térmica y eléctrica) y pila de combustible de hidrógeno).

El automóvil y el medio ambiente

Hay diversas fuentes de contaminación de nuestro plantea… la del automóvil se concentra en las ciudades donde hay muchas personas.

    • Cuando el automóvil inició su desarrollo como solución de transporte de personas y mercancías, aportó inmensos beneficios para la sociedad. Pero las tecnologías utilizadas entonces, control mecánico de combustible y encendido, generaban muchos gases contaminantes.
    • Con la acumulación de automóviles en las ciudades se empezó a legislar la emisión de contaminantes; se pasó al control electrónico del combustible y encendido e incorporación de sistemas anticontaminación para limpiar los gases de escape.
    • Hay más coches y se busca la forma de evitar la contaminación durante su circulación, para lograrlo se trabaja en la propulsión eléctrica del automóvil; con baterías o pila de combustible de hidrógeno. Pero hasta que estas tecnologías permitan el uso del automóvil como el de motor térmico en todas las situaciones pasará un tiempo.
    • En este intervalo se utilizan sistemas híbridos de propulsión, conjugando la térmica y la eléctrica. La parte térmica evoluciona para reducir todo lo posible los gases contaminantes, y se reduce el tamaño del motor, “down size”, con la ayuda de sistemas complementarios para no perder prestaciones.

La movilidad que se busca es la versatilidad que ofrece el motor térmico, tanto para uso urbano, si es una solución adecuada circular por las ciudades; como en viajes, con autonomías suficientes y tiempos de repostaje de unos cinco minutos.

Para usos urbanos o recorridos medios sin emitir contaminantes hay tecnologías adecuadas, pero se ha de tener en cuenta que si hay muchos automóviles de estas características las ciudades tendrían mucho tráfico y faltaría espacio.

El motor térmico “down size”, de menor tamaño

La traducción literal de “down size” es motor de menor tamaño o cilindrada.

Hay tres sistemas genéricos de llevarlo a cabo para que no afecte a las prestaciones, pues se busca reducir el consumo y emisión de CO2:

    • Motor “down size” + Sobrealimentación; al llenar más el motor con la sobrealimentación se logra que sus prestaciones sean como las de un motor de mayor tamaño o cilindrada. Mientras se conduzca con aceleraciones progresivas y medias, el consumo se reduce; solamente se equipará al motor de más tamaño o cilindrada al acelerar con energía, más apreciable en motores de gasolina que en diésel.
    • Motor “down size” + Motor eléctrico complementario; el motor eléctrico se alimenta de baterías específicas de propulsión. El motor eléctrico colabora con el térmico para reducir su consumo. Es el sistema híbrido y hay diversas formas de llevarlo a cabo.
    • Motor con efecto “down size”; en este sistema el motor mantiene su tamaño o puede ser mayor. Hasta aceleraciones medias progresivas parte de los elementos de generación de potencia del motor se desconectan, reduciendo la necesidad de combustible en estas condiciones de marcha, al acelerar más intervine el motor al completo. En la imagen se ve un motor de 8 cilindros en V, funcionando solamente con 4 en aceleraciones suaves y con los 8 al acelerar más.

Es frecuente combinar estas tecnologías, incluso las tres, pero lo más frecuente es conjugar la sobrealimentación del motor térmico con otro eléctrico con baterías, híbrido.

Prestaciones del automóvil

Las prestaciones del automóvil son diversas, las más relacionadas con este artículo son las que afectan a la respuesta al acelerar, con influencia en el consumo y el medio ambiente.

    • En muchas autopistas alemanas hay largos tramos sin límite de velocidad, se puede circular a elevadas velocidades de crucero.
    • Circular a elevadas velocidades y con fuertes aceleraciones implica más consumo, emisión de gases contaminantes y también nocivos para el medio ambiente (CO2).
    • Recuperando velocidad desde bajas RPM sin reducir de relación de caja de cambios y acelerando progresivamente, disminuye el consumo y emisión de gases nocivos para el medio ambiente (CO2), y la contaminación es variable según el tipo de motor.

La forma de conducir afecta a la contaminación, medio ambiente y consumo de combustible sea cual sea la tecnología del automóvil, por lo que el conductor puede colaborar mucho.

Consumo de combustible con motor térmico

La forma más habitual de informar sobre el consumo de combustible es en litros cada 100 km. En otros países se indica mediante los kilómetros se pueden recorrer por cada litro de combustible.

Los datos facilitados por las marcas de automóviles son homologados según las normas vigentes, y se dan en tres mediciones; urbano, carretera y mixto o medio. Estas mediciones las realizan los medios especializados, incluyendo en ocasiones el consumo máximo en busca de las mejores prestaciones.

    • Urbano (ciudad); se considera en este ejemplo un consumo de 7,3 l/100 km. Los factores con más influencia son; peso, par motor y desarrollos de transmisión (relación entre la velocidad del automóvil y RPM en cada relación de caja de cambios).
    • Carretera; se da en este caso un consumo de 6,2 l/100 km. Los factores más influyentes son; aerodinámica, par motor, desarrollos de transmisión y peso. Los medios especializados suelen hacer mediciones en autopista y carreteras secundarias a las velocidades autorizadas.
    • Mixto; es el resultado de los dos consumos anteriores según el reparto de 36 y 64% en ciudad (urbano) y carretera, lo que da en este caso 6,6 l/100 km. Los factores de influencia son los que afectan a los consumos urbanos y en carretera.
    • En ocasiones algunos medios realizan pruebas que miden el consumo máximo; se da un valor de 13,9 l/100 km. Suele hacerse esta medición en circuito buscando las máximas prestaciones. Los factores más influyentes son peso, aerodinámica, desarrollos de transmisión, trazado de la ruta y orografía (subidas y bajadas).

Con las nuevas homologaciones de consumo y contaminación se trata de que los consumos reales sean lo más parecidos posible, e igualmente lo relacionado con la contaminación.

Rendimiento; relación entre consumo, prestaciones y tiempo

Rendimiento es la relación entre consumo de combustible, prestaciones (potencia) y tiempo (velocidad).  

    • Se representan en la imagen las curvas de par y potencia según las RPM del motor, resaltando los valores máximos; el par en la zona media de RPM y la potencia en la alta.
    • El rendimiento del motor mide el consumo de combustible relacionado con la potencia aportada (CV) durante una hora, es el consumo específico:

Ce = gramos de combustible x CV x hora.

Hay tres zonas genéricas de uso del motor del automóvil según las RPM.

    • Bajo consumo; entre ralentí y las RPM de par máximo.
    • Alto rendimiento; en el entorno de las RPM de par máximo.
    • Prestacional; entre las RPM de par máximo y las de potencia máxima, más prestacional cuanto más se mantengan las RPM de la potencia máxima.

La curva de rendimiento del motor, que representa el consumo específico Ce, tiene forma parecida a la curva de par, pero invertida, estando el mejor rendimiento, Ce (consumo/potencia/tiempo) a las RPM de par máximo o su entorno próximo.

El mínimo consumo de combustible se obtiene circulando a las RPM más bajas posible en la relación más larga de caja de cambios, pero se generan más gases contaminantes.

El conductor en un mismo automóvil puede utilizar estas formas de conducir según las circunstancias.

Marcar como favorito enlace permanente.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

10 + tres =

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.