Construcción y uso de un alambique para etanol© Copyright 1980 J.A. Diaz Publications
Autor: S.W. Mathewson
Hay tres maneras de utilizar los alcoholes como combustibles para motor: puros, mezclados con gasolina o mezclados con agua en un sistema de inyección. Cada forma tiene ventajas e inconvenientes.
La ventaja de las mezclas es que si la proporción de alcohol en la mezcla no sobrepasa el 20 ó 25% no es necesario modificar el motor. La cantidad máxima depende del tipo de motor, pero generalmente los motores de cuatro cilindros toleran una mayor concentración de alcohol que los de seis u ocho. Los pequeños motores de un solo cilindro, como en los cortacéspedes, pueden funcionar con alcohol puro ajustando el tornillo de control de mezcla. Incluso en motores mayores se pueden hacer ajustes para que funcionen con un 25-40% de alcohol, como ajustar el carburador y adelantar un poco el tiempo de ignición. Si hace las mezclas personalmente puede comprar la gasolina más barata disponible y convertirla en un combustible con un buen octanaje.
La desventaja es que el alcohol tiene que estar completamente seco. La mayor concentración de alcohol que se puede obtener con métodos convencionales es de 95%. Para mezclarlo con gasolina hay que quitarle el 5% de agua residual. En el capítulo doce se explican varias formas de secar el alcohol. Sin embargo para ello hay que añadir otro paso al proceso y gastar más energía.
Son muchas las ventajas de quemar alcohol relativamente puro, con una concentración de 80-95%. La primera es que no hace falta secarlo, y deberías poder producirlo por menos de lo que cuesta la gasolina. No se pierde rendimiento, o se pierde muy poco, y al haber entre un 5 y un 15% de agua se tienen los beneficios de la inyección de agua. Los únicos inconvenientes son la molestia y el coste de modificar el motor, y que se pierde la capacidad multicombustible.
La modificación más importante es el ensanchamiento de las boquillas pulverizadoras del carburador. Si es un mecánico habilidoso debería poder hacerlo en un par de horas por muy poco dinero.
Hay un problema con el arranque en frío. Como se mencionó antes, el calor latente de vaporización del alcohol es mayor que el de la gasolina; hay que calentar más para mantenerlo en estado gaseoso. En la mayoría de los motores se puede resolver instalando un termostato de mayor temperatura, ya que el motor funciona bien cuando se ha calentado. Sin embargo será difícil arrancar, especialmente en días fríos. La solución más sencilla es arrancar con gasolina y empezar a quemar alcohol cuando se haya calentado. Basta con añadir un pequeño depósito de gasolina situado, tal vez, debajo del capó, y una válvula de selección montada cerca del conductor.
Según mi experiencia también es recomendable reemplazar el cebador automático por un control manual. Hay que volver a la gasolina antes de parar el motor para facilitar el siguiente arranque. Una solución más compleja consiste en instalar una bomba de cebado y unos calentadores en el colector similares a los de los motores diésel. Otras alternativas son precalentar el combustible o poner en el carburador un poco de un líquido que se evapore fácilmente, como el pentano. La adición de un 8% de pentano directamente en el depósito de combustible también resuelve los problemas de arranque a temperaturas bajo cero.
Otro problema, también relacionado con el calor latente, es la distribución del combustible. Este problema es más grave en los motores largos que en los cortos. No hay suficiente calor para mantener el combustible vaporizado y una parte se licua antes de llegar a los últimos cilindros. Esto dificulta el arranque y empeora el rendimiento. Algunas soluciones sencillas son aislar el colector de entrada o instalar un termostato de mayor temperatura. También ayuda calentar el combustible antes de que entre en el carburador, y calentar el aire. Y por último, instalar varios carburadores y un colector de admisión más corto. Sin embargo probablemente sólo encuentre este problema en motores que, por un error de diseño, son propensos a sufrir el mismo problema con la gasolina.
Hay que resaltar que aunque la mayoría de los motores se pueden modificar fácilmente, cada modelo es distinto. Se ha conseguido hacer funcionar con alcohol motores Volkswagen y Honda solamente ajustando las boquillas y jugando un poco con el tiempo de ignición. otros, especialmente los antiguos motores V-8 de gran rendimiento, requieren más modificaciones.
La modificación de motores de gasolina es un campo “redescubierto”. Por lo que sé, no hay información detallada sobre la modificación de motores modernos, ni fabricantes de material para modificaciones. Con el interés actual por el alcohol esto podría cambiar dentro de poco. Por ahora parace que las modificaciones tendrán que ser artesanales.
Para aquellos con motores especiales hay noticias buenas y malas. Los motores con turbocargador no dan ningún problema una vez que se han ensanchado las boquillas. El alcohol y los turbocargadores funcionan muy bien juntos. Es distinto con los motores con inyección de combustible. La modificación puede consistir simplemente en ajustar la bomba dosificadora, o puede ser práticamente imposible. Parece que hay muy poca información sobre esto.
Los motores diésel pueden funcionar con alcohol. El mayor problema es la lubricación de los inyectores. Esto se resuelve añadiendo al alcohol entre cinco y veinte por ciento de aceite vegetal u otro lubricante adecuado. También es posible hacer una mezlca de diésel con hasta 80% de alcohol. El alcohol y el diésel no se mezclan si hay agua; ambos deben estar completamente secos. Hay que ajustar la bomba dosificadora para optimizar el rendimiento. Los motores diésel, especialmente si tienen turbocargador, también pueden funcionar con un sistema de inyección de agua/alcohol.
Éstas son unas directrices para facilitar la modificación del carburador. Recuerde que hay muchos tipos y fabricantes de carburadores, y que tendrá que experimentar un poco.
Por supuesto, lo primero es sacar el carburador del motor, limpiarlo y desarmarlo para sacar las boquillas dosificadoras. Lo siguiente es localizar la boquilla principal. En la mayoría de los carburadores las boquillas son desmontables. Casi siempre son de latón y están enroscadas.
Con la boquilla desmontada, el siguiente paso es medir su diámetro. Como mejor se hace es con un micrómetro. Tendrá que ampliar el área de la boquilla un 27% para el etanol y un 40% para el metanol. Supongamos, por ejemplo, que la boquilla tiene un diámetro de 0,054 pulgadas. La fórmula del área del círculo es 3,14 (PI) veces el cuadrado de su radio. El radio es la mitad del diámetro, de forma que multiplicamos 0,027 x 0,027 x 3,14 y resulta 0,002289 pulgadas cuadradas. Multiplicamos por 1,27 (para una ampliación del 27%) y resulta 0,00291 pulgadas cuadradas. Dándole la vuelta a la fórmula se puede calcular que el nuevo radio será de 0,06087 pulgadas. Es un poco más grande que un taladro de #53. Como es más fácil ensanchar un agujero que estrecharlo, una elección prudente para esta prueba sería un taladro de #53.
Taladre la boquilla con cuidado, vuelva a montar el carburador y pongalo en su sitio. El motor debería funcionar en una prueba con alcohol. Arranque y enriquezca la mezcla lentamente (con el tornillo de ajuste del ralentí) hasta que empiece a ahogarse con gasolina. Luego ajuste el ralentí hasta que funcione suavemente. Haga una pequeña prueba de conducción y desmonte las bujías. Si el aislante de los electrodos están blanco, la mezcla es demasiado pobre y hay que ensanchar más la boquilla principal. Si los electrodos están mojados la mezcla es demasiado rica porque ensanchó demasiado el agujero. Si la mezcla es demasiado pobre se producirán detonaciones prematuras y el motor se parará.
También se quemarán las válvulas si se deja en este estado. Por otra parte, si el agujero es demasiado grande la mezcla será demasiado rica y desperdiciará combustible. Puede que tenga que hacer muchas pruebas hasta conseguir el tamaño perfecto de la boquilla para tu motor. Además de la boquilla principal, en algunos carburadores hay que ensanchar un poco la boquilla del circuito de ralentí. Se hace igual, salvo por que basta con un ensanchamiento menor. Esta modificación no siembre es necesaria. Normalmente basta con aflojar el tornillo de ajuste del ralentí.
Si el motor todavía no funciona bien puede probar varias soluciones como adelantar un poco el tiempo de ignición, o reducir un poco la separación de los electrodos de las bujías. Si quiere seguir con el agujero puede aumentar la compresión del motor fresando la cabeza e instalando pistones de alta compresión, ya que la capacidad antidetonante del alcohol permite relaciones de compresión de 10:1. Finalmente, si por algún motivo es imposible modificar su carburador, podrá cambiarlo por un modelo más antiguo. Cuanto más antiguo más fácil es modificarlo. También se pueden comprar boquillas ajustables para muchos carburadores, o puede que su carburador ya las tenga. Las boquillas ajustables hacen más fácil cambiar entre alcohol y gasolina.
La inyección de alcohol es la tercera forma de emplear de alcohol como combustible para motor. Sólo se diferencia de la inyección de agua en que lo que se inyecta en el motor es alcohol, o una mezcla de alcohol y agua. Como la proporción de alcohol en la mezcla puede ser tan pequeña como 50%, se puede destilar con un alambique sencillo. Esto supone un ahorro considerable, pues la mayor parte de la energía de la producción de alcohol se gasta en la destilación para obtener alcohol al 95%. Otra ventaja es que en motores con sistema de inyección se conserva la capacidad multicombustible. La inyección de alcohol se puede hacer en motores con inyección de combustible, en motores con supercargador e incluso en motores diésel.
La figura 3-1 es un esquema de un sencillo sistema de inyección. La mezcla de agua y alcohol está almacenada en un depósito separado y se conduce a una presión de dos libras hasta una boquilla de pulverización situada en la garganta del carburador. La mezcla se dosifica en el aire que entra en el carburador y es arrastrada hasta el motor. Hay muchas maneras de dosificar. Por ejemplo, se puede hacer uniendo mecánicamente una válvula dosificadora con la garganta del carburador. Otros métodos son usar combinaciones de vacío y presión de colector. Se haga como se haga el sistema de dosificación debe funcionar en paralelo con la garganta. Esto quiere decir que el flujo de agua/alcohol debe aumentar cuando aumente la carga. La figura 3-2 muestra un sistema similar para motores con turbocargador. Es un sistema extremadamente sencillo. El depósito de agua/alcohol está presurizado por aire procedente del compresor del turbocargador. La mezcla es dosificada en la corriente de aire del turbocargador por un orificio.
El tamaño del orificio depende de cada motor. El sistema de dosificación depende del turbocargador. Al aumentar el empuje aumenta la presión en el depósito y llega más agua/alcohol hasta el motor.
En un tractor diésel de 125 CV que consumía 8-1/2 galones de combustible por hora, el sistema de inyección proporcionó la misma potencia con sólo seis galones de diésel y dos galones de mezcla agua/alcohol al 50%. En total se ahorra un 6% de combustible, casi un 30% de diésel. Otras ventajas son un funcionamiento automático sin problemas, un aumento de la potencia, menos calentamiento en el motor y una mayor vida útil.
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