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Combustibles alternativos parte 3 - Monografía



 
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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


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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.

Autor:

Luis Pablo





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