Un siglo de innovación para seguir moviendo el mundo
Desde su creación a finales del siglo XIX, los motores de combustión interna han evolucionado de la mano de los combustibles y los aditivos hasta conseguir un alto nivel de eficiencia, reduciendo cada vez más el consumo y las emisiones.

	Desde su creación, los motores de combustión interna han sido una de las máquinas más destacadas en el desarrollo social.

La Segunda Revolución Industrial ha marcado el devenir del desarrollo tecnológico y social de la humanidad desde la segunda mitad del siglo XIX. Fue entonces cuando comenzaron a mejorarse las técnicas de producción y a utilizarse nuevas fuentes de energía, además de producirse el nacimiento de industrias como la automovilística. El desarrollo de ésta ha estado relacionado con unas máquinas que verdaderamente cambiaron el mundo: los motores de combustión interna (MCI).

Hasta la aparición de los MCI, las máquinas de vapor, que se alimentaban fundamentalmente de carbón y madera, eran el motor de la industria. Pero la aplicación mecánica de la energía de la combustión interna, junto con el aprovechamiento del petróleo para este fin, lo cambió todo. El motor de combustión interna es una máquina que permite obtener energía mecánica directamente de la energía química de un combustible que se quema junto con aire dentro de una cámara de combustión. Dicha combustión se produce dentro del motor (de ahí su nombre), a diferencia, por ejemplo, de la máquina de vapor, que aprovecha la presión del vapor de agua que se produce por una combustión externa.

El primer motor de estas características se construyó en 1863, consumía gas de alumbrado y tan sólo aprovechaba el 3 por ciento de la energía de combustión. En 1876 el alemán Nikolaus Otto mejoró notablemente el modelo, inventando el primer motor que funcionaba con el ciclo de cuatro tiempos (admisión, compresión, expansión y escape), también llamado ciclo Otto en su honor. Después llegaron los motores de dos tiempos, los diésel y los de pistón rotativo.

	La evolución de los combustibles y los aditivos ha servido para mejorar el rendimiento de los motores.

Más rendimiento
Aunque sus principios básicos de funcionamiento se mantienen en la actualidad, los MCI no han dejado de evolucionar desde su nacimiento con el objetivo de aprovechar más eficientemente la energía de combustión generada y mejorar sus prestaciones. Con esta filosofía se desarrollaron conceptos como la sobrealimentación o turboalimentación (consistente en aumentar la proporción de aire en la combustión para que el carburante se queme más eficazmente), o la inyección de combustible (sistema de alimentación alternativo al carburador que asegura una mezcla más homogénea y dosifica mejor el carburante). Ambos consiguieron mejorar el comportamiento de los motores en potencia y consumo.

Más actuales son otras innovaciones como la sincronización variable de válvulas, que consigue alterar las características del motor en función de las necesidades para optimizar su rendimiento y la economía de carburante, o la inyección directa de alta presión en motores diésel, por la que el gasóleo es inyectado directamente en la cámara de combustión a muy alta presión a través de orificios de diámetro muy pequeño en los inyectores.

	Las innovaciones tecnológicas han permitido optimizar el aprovechamiento de la energía de combustión y, con ella, las prestaciones de los vehículos.

Compañeros de viaje
Este desarrollo tecnológico no hubiera sido posible sin la evolución paralela de los combustibles y los aditivos. El rendimiento de un MCI aumenta en proporción directa a la relación de compresión que se produce en sus cilindros, por lo tanto se debe intentar maximizar dicha relación de compresión. Pero eso sólo será posible si el combustible utilizado responde adecuadamente, pues elevadas relaciones de compresión con combustibles inadecuados producen un mal funcionamiento del motor.

A finales de los años 20 los motores de combustión interna comenzaron a elevar su índice de compresión. Para satisfacer estos requerimientos se utilizaron nuevos compuestos en los carburantes que lograban aumentar su octanaje, que es la escala que mide (de 0 a 100) su capacidad de resistencia a la detonación (‘knoking') en los cilindros. Estos compuestos, con base de plomo y manganeso principalmente, se convirtieron en el modo más sencillo de aumentar las prestaciones de los MCI, lo que supuso un revulsivo para su rendimiento.

Por citar otro hito relevante, la llegada de nuevas operaciones de conversión en refinería y posteriormente de los motores de inyección hizo necesaria una nueva evolución de los combustibles. Esta tecnología de inyección mejoraba el rendimiento de los motores pero, a la vez, daba lugar al potencial problema de aparición de depósitos en las agujas de los inyectores y en otros puntos del motor (válvulas, cámara de combustión). Para evitar que estos depósitos pudieran afectar al funcionamiento de las máquinas (pérdida de potencia, mayor consumo, aumento de emisiones), se introdujeron los aditivos detergentes, cuya función era reducir o eliminar estos depósitos.

Estos y otros avances consiguieron que en los MCI se aumentara el rendimiento (fracción de la energía del combustible que se transforma en energía mecánica). Por otro lado, en la década de los 60 surgieron los primeros movimientos medioambientales que pedían la limitación de la emisión de gases contaminantes producidos en la combustión, creándose las primeras leyes al respecto.

Motores más respetuosos
La industria tuvo entonces que adaptarse a estas exigencias sociales y normativas. Consiguió reducir drásticamente el nivel de emisiones de los MCI aplicando nuevas tecnologías en los motores, como la mezcla pobre o estratificada de combustible. Además de minimizar las especies contaminantes generadas en la combustión, otro camino se centró en eliminar dichas especies durante la fase de escape, lo que se consiguió con los catalizadores, que lograban eliminar prácticamente todos los componentes nocivos de los gases antes de su emisión.

Poco después se comprobó que los catalizadores se veían afectados por algunos componentes de los combustibles, sobre todo el plomo, por lo que la industria decidió prohibir la presencia de dicho elemento en los combustibles. Pero la eliminación del plomo presentaba un problema colateral, y es que el plomo, además de aumentar el octanaje, protegía a los motores contra el fenómeno denominado recesión del asiento de las válvulas de escape. Una vez más, los combustibles se adaptaron a las necesidades de los motores añadiendo un aditivo para sustituir al plomo hasta que todo el parque automovilístico incorporó asientos reforzados en las válvulas de escape; igualmente, en algunos mercados se introdujo el etanol para compensar la pérdida de octano derivada de la eliminación del plomo.

Los esfuerzos de la industria por reducir las emisiones de los vehículos habían sido muy efectivas, pero la sociedad demandaba más. Surgió entonces, a mediados de los 90, un nuevo caballo de batalla, el CO2, responsable de los gases de efecto invernadero. Una vez más el sector se adaptó a los requerimientos, continuando su carrera a favor del medio ambiente, que sigue obteniendo resultados por medio de la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías.

	Los avances tecnológicos en el campo de los combustibles, como ha sucedido con los biocombustibles, han conseguido un comportamiento más ecológico de los motores de combustión.

Retos de futuro
Los avances introducidos en los MCI han conseguido que actualmente se requieran motores de menor cilindrada para alcanzar el mismo rendimiento que antes sólo era posible conseguir con motores más potentes y de mayor cubicaje. Eso es debido al mejor aprovechamiento de la energía de combustión, lo que se traduce en un consumo mucho más limitado y en unas emisiones mínimas en comparación con máquinas de hace sólo una década. Los motores de alta eficiencia energética, en los que gran parte de la industria centra sus esfuerzos de desarrollo, son el exponente más claro de esta tendencia.

Los combustibles también han contribuido a mejorar el comportamiento ambiental de los MCI. El ejemplo más claro es el de los biocombustibles, cuyos niveles de CO2 en el análisis del ciclo completo de vida se consideran inferiores, siempre que se cumplan los requisitos establecidos para garantizar su sostenibilidad. Otra vía en la que se han conseguido grandes avances es la llamada tecnología híbrida, es decir, aquella en la que un motor de combustión interna se complementa con otro eléctrico para optimizar su rendimiento y disminuir el consumo y las emisiones contaminantes.

A medida que avanza la tecnología también lo hacen los motores de combustión interna y los combustibles derivados de hidrocarburos. Este tándem seguirá evolucionando en los próximos años para ser más eficiente y más limpio y, así, seguir moviendo el mundo como lo ha hecho desde hace más de un siglo.

 

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