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Medio Ambiente

Innovaciones que reducen las emisiones de carbono

La eliminación del tanque auxiliar de gasolina en los automóviles flex constituye una de las novedades tendientes a disminuir los gases de efecto invernadero

GUILHERME LEPCACiertas empresas de los sectores automotriz, metalúrgico y energético están desarrollando innovaciones en productos y procesos que contribuyen a la reducción de la emisión de gases de efecto invernadero. Entre las tecnologías analizadas por posgraduandos de la Facultad de Economía, Administración y Contabilidad de la Universidad de São Paulo (FEA/USP) que se presentaron en el marco de un seminario, el 10 de agosto, se encuentran un sistema que prescinde de la necesidad del tanque auxiliar de gasolina para dar arranque a los vehículos flex [vehículo de combustión flexible o dual] y la innovación estructural en el cigüeñal – un eje del motor que transforma la energía provista por la combustión (la quema del combustible) en potencia para movilizar el vehículo – reduciendo el consumo de combustible. Otros procesos son la creación de un sistema multicombustible para aviones de pequeño porte y una plataforma inteligente de administración de electricidad.

“El proyecto destinado a la eliminación del tanquecito nació como una evolución del sistema de inyección electrónica flex”, dice el ingeniero mecánico Eduardo Campos, gerente comercial de la empresa Magneti Marelli, fabricante de sistemas y componentes para la industria automotriz y coordinador del proyecto. La investigación, iniciada en 2003, tuvo como objetivo preparar el alcohol en la cantidad exacta, para ser quemado dentro del motor en el momento del arranque. La supresión de la necesidad  de gasolina para el arranque en frío con etanol fue un trabajo bastante complicado en función de las características fisicoquímicas del alcohol, que no se inflama por debajo de los 15 ºC. “El tanquecito de gasolina es un gran emisor de contaminantes, ya que se utiliza cuando el catalizador del automóvil todavía está frío”, dice Campos. El catalizador es un componente del sistema de escape de los automóviles que reduce la contaminación causada por la emisión de gases nocivos para la salud, tales como hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno.

Este sistema estará disponible en el mercado a finales del año próximo, cuando se lanzarán nuevos modelos de vehículos. La elección de la mejor estrategia para que el sistema de calentamiento del etanol, compuesto por calentadores eléctricos instalados en el sistema de inyección de combustible del motor, entre en funcionamiento, será labor de cada industria automovilística. “Una de las propuestas consiste en que la central electrónica se ponga en funcionamiento cuando el conductor abra la puerta del vehículo”, dice Campos. Otra, prevé que el sistema se active cuando arranca el vehículo.

“La tecnología puede utilizarse no sólo para la mezcla de gasolina y etanol, sino también para otras combinaciones”, dice Gleriani Ferreira, quien presentó una monografía, durante el seminario coordinado por el profesor Jacques Marcovitch, ex rector de la USP, sobre ésta y otras innovaciones en la industria automotriz, como parte de la materia Estrategias Empresariales y Cambios Climáticos, del posgrado de la FEA. Otro desarrollo en el sector automotriz, que contribuyó a la reducción del consumo de combustible, es una innovación estructural en el cigüeñal, a cargo de la empresa ThyssenKrupp. Mediante algunas curvaturas realizadas en el centro del cigüeñal se mejoró el equilibrio de la pieza. “Surgió de una idea bastante sencilla. En lugar de una superficie de soporte lineal (cojinete), ésta se construye en forma cóncava”, dice el ingeniero Ricardo Santoro Cardoso, responsable del desarrollo de productos en ThyssenKrupp.

072-074_Gases_188La ventaja aportada por la modificación consiste en que la pieza, con el nuevo formato, deja de concentrar tensiones y así logra soportar mayor carga. “En la práctica, los ensayos de fatiga comprobaron que esa solución presenta una resistencia un 40% mayor que la actual”, dice Soares. La cuenta de la reducción de emisiones tiene en cuenta que, si el diámetro del cigüeñal actual se aumentara para lograr absorber mayor carga, su masa aumentaría y con ello, debería realizar más giros para movilizar el vehículo, lo cual supondría un mayor gasto de energía. “Como el proceso de impulsión se ve facilitado, se registra una disminución en el consumo de energía y de combustible”, dice Cardoso. Esta innovación está siendo sometida a ensayos en laboratorio. Está previsto que los ensayos con motores de clientes, en el caso de las industrias automovilísticas, comenzarán a realizarse durante los próximos seis meses.

Otra novedad presentada, que ya demostró en pruebas preliminares su capacidad para reducir las emisiones de dióxido de carbono (CO2), es un sistema flex fuel aeronáutico desarrollado en colaboración entre el Instituto de Aeronáutica y Espacio (IAE), un centro de investigación y desarrollo vinculado al Comando de Aeronáutica, y con Magneti Marelli. Este sistema permitirá que las naves de pequeño porte con motores de pistón (un motor de combustión similar al de los automóviles) utilicen querosén de aviación, etanol o incluso mezclas de ambos combustibles. “Nosotros contamos con la segunda mayor flota de aeronaves de pistón del mundo, utilizadas en la agricultura, para la capacitación de pilotos, como taxi aéreo, para paseos y para transporte particular”, dice el ingeniero Paulo Ewald, coordinador del proyecto.

La idea de utilizar tecnología flex para aviones comenzó con el deseo de mejorar el control de los motores de pistón. “Actualmente, los motores aeronáuticos que utilizan carburador o inyección mecánica dependen de la sensibilidad del piloto”, dice Ewald. “Solamente existe un punto de ignición del motor, que es fijo y fue concebido para la condición más crítica del vuelo, el despegue”. En el resto de las situaciones se produce un mayor consumo de combustible, porque esos motores tienen como característica el uso del propio combustible para refrigerar el motor. Los ajustes del motor se realizan manualmente, con cada variación de altitud. “El sistema de control electrónico que se encuentra en desarrollo siempre apuntará al mejor punto de ignición, dependiendo de la altura en la que se encuentre el avión en vuelo, de las revoluciones del motor y de la carga”, informa Ewald. También seleccionará la composición aire-combustible más adecuada. Esto significará un menor desgaste para el piloto, reducción del consumo de combustible y de las emisiones de gases de efecto invernadero.

GUILHERME LEPCAActualmente, el sistema flex para motores de aviones de pistón se encuentra en fase de calibración del motor. Inicialmente, se colocará en un motor de fabricación estadounidense, el Lycoming 0-360 A1D, con una potencia de 180 HP, el mismo que se utiliza en aeronaves tales como las Neiva Regente, denominadas por la Fuerza Aérea Brasileña (FAB) como U-42. Datos preliminares de la División de Propulsión Aeronáutica del IAE revelan que el uso de etanol en aviones – por ejemplo, en el modelo agrícola Ipanema, de Embraer – reduce las emisiones de dióxido de carbono en alrededor de un 38% durante el despegue y en un 63% en velocidad crucero, en comparación con los aviones que utilizan querosén. El proyecto obtuvo 580 mil reales de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), a través del fondo sectorial CT-Aeronáutico.

Otra innovación analizada durante el seminario es una tecnología denominada plataforma Hemera, que tiene la capacidad de administrar en forma centralizada toda la información sobre generación, transmisión, distribución y consumo de electricidad, desarrollada por CAS Tecnología. “Esta tecnología conforma la cadena de smart grids, o redes inteligentes, en Brasil”, dice José Guilherme Campos, quien escogió este tipo de sistema para la realización de una monografía porque la eficiencia energética se cita en un estudio del Banco Mundial como uno de los principales factores que conducirán a una economía de bajo carbono. El sistema está compuesto por un conjunto de hardware y software  que utiliza  una infraestructura de telecomunicaciones para recabar, almacenar, procesar y transmitir información sobre el flujo de energía y consumo.

Entre sus diversas funciones se encuentra la provisión de datos vía web y en tiempo real para los consumidores, con simulación de facturación y opción de tarifa prepaga, aparte del control remoto online con envío de órdenes para conectar y reconectar una estación de energía. El sistema también facilita la logística de atención en campo mediante la integración con datos geográficos y reglas antifraude respaldando legalmente el corte, entre otras. El sistema es utilizado por concesionarias de energía y sus clientes, principalmente los de media y alta tensión (grupo A), aunque cuenta con potencial para ser utilizado por consumidores residenciales. Entre sus aplicaciones se encuentra la reconexión automática del flujo de energía, por ejemplo, para hospitales, cuando ocurre una interrupción en el suministro energético provisto por el sistema eléctrico.

“La plataforma Hemera ha logrado producir mejoras significativas en términos de eficiencia energética, con una reducción promedio del consumo de un 20% luego de su implementación”, expresó el director de Servicios de la empresa CAS, Odair Marcondes Filho, durante el seminario. Los grandes y medianos consumidores del grupo A representan entre un 2% y 3% de los consumidores totales, pero aportan del 40% al 50% de los ingresos de las concesionarias de energía. El próximo desafío de CAS son los consumidores residenciales, de baja tensión. Pero para ello, sería necesario reemplazar los medidores electromagnéticos por los electrónicos, un factor fundamental para el desarrollo y la implementación de las redes inteligentes. Una labor sumamente compleja, dado que Brasil cuenta con más de 60 millones de residencias. La plataforma Hemera tiene competidores en el mercado, soluciones ofrecidas por las empresas M2M telemetría y ADTS. “Pero los recursos se encuentran enfocados básicamente en la medición remota de datos y la identificación de caída en el nivel de tensión y fase, además de la detección de fraudes por robo de energía”, dice Campos.

Métricas de la producción sostenible
Reducción del consumo de energía y agua, de emisión de gases y de residuos, e incremento de la cobertura vegetal y de la cantidad de patentes

“La retórica de la sostenibilidad dará lugar la composición de las métricas, un instrumento efectivo destinado a la medición de las reducciones de las emisiones de gases de efecto invernadero”, dice Jacques Marcovitch. “Éste es el principio rector en la transición hacia una economía de bajo carbono”. La propuesta del profesor consiste en la utilización de seis indicadores que se aplicarían en el ámbito de las empresas y del producto bruto interno (PBI) de un país. “Entre todo lo que había disponible en términos de métrica, escogimos seis parámetros, considerados como un común denominador para todos los sectores industriales y todas las regiones del país”, informa.

La fabricación sostenible de cualquier producto debe tener en cuenta la reducción del consumo de energía por unidad producida, el recorte en las emisiones de gases de efecto invernadero, la disminución en el consumo de agua, la reducción de desechos, el aumento de la cobertura vegetal y del número de patentes por cada 100 mil habitantes. “Por cada unidad producida entre un año y otro, el fabricante debería evaluar, en forma consistente y verificable, cada uno de los apartados listados”. Para separar el crecimiento económico del consumo de recursos naturales, el mismo concepto se aplicaría al país en relación con el PBI.

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