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PROYECTO DE INVESTIGACION DEL HIDROGENO VEHICULAR

LINA MONROY MORA JESICA ROJAS FLORES

ALEJANDRA YATE DANIEL ARAMBURO

CAMILO ARANGO

PROFESORA

COLOMBIA VIVAS BENITEZ

FUNDACION UNIVERSIDAD DE AMERICA INGENIERIA QUIMICA

METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION BOGOTA, 2013

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INTRODUCCION

Los combustibles alternativos están a la orden del día y el trabajo arduo de

los ingenieros, los cuales se han enfocado en la reducción del impacto

ambiental como en los motores de los autos, tanto en gases de combustión

como en gases nocivos evaporados.

Es un hecho que el combustible del futuro es el Hidrogeno porque ya es

sabido que puede liberar gran cantidad de energía con cero emisiones. Los

vehículos del futuro utilizaran las celdas de Hidrogeno como generadores

de corriente que debe ser aprovechada a través de motores eléctricos que

permitirán generar potencia en las ruedas del vehículo pero también

frenarlo con el manejo de la corriente que los alimenta, incluso permitirá

reciclar esta energía a través de un conjunto de acumuladores, Esta

tecnología ya está desarrollada y se haya en la etapa de reducción de

costos y estandarización de procesos de producción para hacer

comercialmente viables estos vehículos.

El hidrogeno tras ser una fuente de energía renovable, es inagotable y no

contamina, el hidrógeno es más seguro que el combustible que está siendo

complementado. Además de disiparse rápidamente en la atmósfera, si se

fuga, en contraste con los otros combustibles, no es tóxico en absoluto.

El propósito de la investigación es mostrar a futuro la viabilidad del

hidrogeno como combustible renovable.

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1. EL PROBLEMA

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Aunque se están realizado importantes avances tecnológicos, la

implantación de la economía del hidrógeno no es inmediata y requiere aún

dar respuesta a importantes retos tecnológicos, económicos y sociales que

se describen a continuación.

Desde el punto de vista de la producción del hidrógeno, hay que considerar

que los métodos actuales resultan costosos y se basan principalmente en

la gasificación de combustibles fósiles a altas presiones y temperaturas.

Los procesos basados en energías renovables o energía nuclear no se

encuentran suficientemente desarrollados y a nivel industrial su coste es

aún mayor. Por otro lado, para dar respuesta a una demanda global de este

tipo de energía, se necesitaría el desarrollo de un sistema de distribución

de hidrógeno similar al que existe hoy en día para la gasolina.

El precio actual de las pilas de combustible y su fiabilidad supone otra

barrera a la aplicación masiva de esta tecnología. El uso de electrodos con

catalizadores de metales nobles como el paladio y el platino, con un

elevado precio de mercado, y los problemas de envenenamiento, sobre

todo en procesos que utilizan hidrógeno de menor pureza, también son

objeto de investigación.

1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA

¿La producción del hidrogeno tiene un costo energético?

¿Qué requerimientos especiales existen?

¿Hay altos consumos de agua en el proceso?

¿El agua utilizada en la obtención es renovable?

¿Porque métodos se puede obtener el hidrogeno?

¿Cuál es el método más rentable en la producción del hidrogeno?

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2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Reducir los costos energéticos de obtención del Hidrógeno

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Evaluar métodos alternativos en la obtención del hidrogeno

Utilizar fuentes renovables para la regeneración del hidrogeno

Reducir la contaminación producida durante la obtención del

hidrogeno.

3. JUSTIFICACIÓN Y DELIMITACIÓN

3.1. JUSTIFICACION

En la actualidad el consumo excesivo de combustibles genera

cantidades masivas de CO2 durante el proceso de combustión, desde un

punto de vista ambiental esta combustión constituye el principal

causante de la emisión de gases de efecto invernadero, responsables

del efecto de calentamiento global que sufre nuestro planeta y ante un

régimen energético descomunal el cual llegará a un punto que tocará

fondo en poco tiempo; sin embargo se ha acrecentado la búsqueda de

alternativas que permitirían mantener el estilo de vida actual y la

reducción potencial de estos gases de efecto invernadero.

Una de las posibilidades, ampliamente defendida por la comunidad

científica, es la energía del hidrógeno. De hecho, ya se acuñó el término

de “economía del hidrógeno”, que vendría a reemplazar a la actual

“economía de los combustibles fósiles”. Esto supondría que en el futuro

el desarrollo tecnológico residiría sobre el hidrógeno y no sobre los

combustibles fósiles tal como ocurre en la actualidad.

Estados Unidos, Japón y la Unión Europea apuestan firmemente por un

desarrollo social y tecnológico basado en la energía del hidrógeno,

teniendo en cuenta las razones siguientes:

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Reducción de la dependencia energética

Elevada eficiencia energética

Ausencia de emisiones de CO2

El uso de las celdas de combustible representa un desarrollo

potencialmente revolucionario, ya que en lugar de utilizar combustión

para generar electricidad utilizan la reacción electroquímica entre el

hidrógeno del combustible y el oxígeno del aire para producir

electricidad, agua y calor.

“Los vehículos híbridos de combustión interna tienen un gran potencial

para acelerar la introducción del hidrógeno en el sector de los

transportes, además de contribuir con el problema de la polución del aire

en las ciudades. Las pruebas de ruta han sido realizadas con hidrógeno,

dando como resultado una velocidad máxima de 125 km/h y un

consumo estimado de 1 kg de hidrógeno por cada 100 km a una

velocidad promedio de 90 km/h. La conversión del vehiculo es

técnicamente sencilla y económica.”1

3.2. DELIMITACION

La implantación de la economía del hidrogeno no es inmediata y

requiere aún dar respuesta a importantes retos tecnológicos,

económicos y sociales, por lo que la delimitación temporal de la

investigación está condicionada por la solución a dichos retos,

por ahora se puede decir que el futuro es incierto, sin embargo se

habla informalmente de 15 a 20 años para la implantación de esta

tecnología.

El desarrollo de la investigación no se limita a un espacio en

especial, debido a que en el mundo globalizado en el que se vive

hoy, la implementación de una tecnología como estas se daría en

1 D. Sainz, P.M. Diéguez, C. Sopena , J.C. Urroz, L.M. Gandìa. Escuela Tècnica Superior de Ingenieros

Industriales y de Telecomunicación, Universidad Pública de Navarra. Conversion of a commercial gasoline

vehicle to run bi-fuel (hydrogen-gasoline)

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el mundo entero, a diferentes ritmos eso sí. Sin embargo, para

fines de esta investigación contamos con algunos datos de

Colombia, sobre todo en el caso del marco legal, debido a que es

importante promover la investigación en el país, y por supuesto

conocer las normas a las que se deben regir.

4. MARCO REFERENCIA

4.1. MARCO TEORICO

4.1.1 El Hidrógeno

El hidrógeno no es una fuente de energía, sino un portador de la misma (un

vector energético), como la electricidad o la gasolina, debido a que no es un

recurso energético se debe producir a partir de diversas fuentes de energía

mediante distintas tecnologías. En todos los procesos de producción se

debe tener en cuenta tanto el balance económico como el energético,

puesto que pueden ensombrecer considerablemente la elevada eficiencia

de conversión de los dispositivos de uso final. Por otra parte, puesto que el

hidrógeno se almacena con dificultad, los costes de almacenamiento se

deben incluir en el balance global. Por último, como combustible que es, el

hidrógeno está sujeto a una normativa de seguridad para su correcta

manipulación.

Este combustible es el carburante ideal, ya que durante la oxidación

solamente se produce calor y vapor de agua. Por tanto, se trata de una

energía limpia. Además, cuando la energía almacenada en el enlace H-H

de la molécula de hidrógeno se libera en forma de electricidad mediante las

celdas de combustible, la eficiencia energética del proceso resulta muy

superior a la de la combustión. Ambos factores indican que la tecnología de

las celdas de combustible permitirá desarrollar la economía del hidrógeno al

mismo tiempo que ofrece el potencial de revolucionar el modelo energético.

Dicho combustible gaseoso se ha venido utilizando desde hace 100 años

en varios sectores industriales. En la comunicación técnica que presenta a

continuación sólo se hace referencia a sus aplicaciones energéticas. El 95%

del hidrógeno que se consume actualmente a nivel mundial proviene del

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gas natural. Sólo un 5% de la producción mundial de hidrógeno se obtiene a

partir de la descomposición de agua con energía eléctrica de origen

convencional. El hidrógeno producido se emplea fundamentalmente en la

industria química, de vidrio o alimentaria, sin olvidar su uso como

combustible en aplicaciones muy concretas (espaciales, de demostración,

etc.).

PROPIEDADES INMEDIATAS

A 25 ºC y 1 Atm está en estado gaseoso.

La temperatura de fusión es -259,2 ºC.

La temperatura de ebullición es -252,77 ºC.

La masa atómica es mH=1,007940 Kg/Kmol

La masa molecular es mH2=2,01588 Kg/Kmol

El calor especifico a presión constante cp=28,623 KJ/KmolK

El calor especifico a volumen constante cv=20,309 KJ/KmolK

Tabla 1 Propiedades del hidrogeno y de otros combustibles

Según la tabla anterior el hidrógeno es el mejor combustible en cuanto a

poder calorífico por unidad de masa se refiere (un gramo de hidrógeno

contiene más del doble de energía que un gramo de gas natural, por

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ejemplo). Sin embargo, esta propiedad se ve limitada por su baja densidad:

un metro cúbico de hidrógeno libera menos energía que otros combustibles

gaseosos y si se compara en estado líquido, un litro de hidrógeno contiene

menos de un 10% de la energía que contiene un litro de gasolina o gasóleo.

El hidrógeno es el elemento más simple y ligero que existe, ocupa el primer

puesto en la tabla periódica. Es un no metal, que en condiciones normales

es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro e insípido y muy reactivo;

constituye aproximadamente el 75% de la masa en el universo.

En la naturaleza, el isótopo del hidrógeno más común es el protio (1H). El

deuterio (2H) y el tritio (3H) también se encuentran en la naturaleza, pero en

proporciones muy pequeñas. El hidrógeno es muy reactivo. Es por esto que

generalmente lo encontramos combinado con el oxígeno, formando el agua.

Su reacción de combustión es la siguiente:

2H2 + O2 ------→ 2H2O + energía

4.1.2 OBTENCIÓN

Ya que en la naturaleza el hidrógeno casi no está presente en estado puro,

podemos obtenerlo de diversas maneras:

Como producto de reacción es químicas: Se libera hidrógeno cuando reacciona el ácido clorhídrico (HCl) con un metal como el Litio o el Aluminio. Éste método es eficiente a pequeña escala en el laboratorio, pero resultaría muy caro industrialmente.

Reformado de Hidrocarburos: Se le llama reformado a la reacción catalítica de una mezcla de vapor de agua e hidrocarburos a una temperatura alta para formar hidrogeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono.

CmHn + nH2O nCO + (m/2 +n) H2

La forma industrial más utilizada para obtener hidrogeno, a partir de metano

es:

CH4 + H2O CO + 3 H2 , Δh=206,1 MJ/Kmol

CO + H2O CO2 + H2 , Δh= - 41,2 MJ/Kmol

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La primera reacción se lleva a cabo a 900 ºC y es endotérmica, la segunda

es exotérmica pero no puede aportar la energía suficiente que requiere la

primera, por lo que debe utilizarse metano como reactivo y como

combustible para aportar la energía faltante. Puede obtenerse un 75% de

H2 un 8% de CO y un 15% CO2

Fotólisis del agua: Consiste en la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno directamente utilizando la energía solar. Aún no es posible realizar la fotólisis artificialmente, pero se han descubierto micro algas que sí la realizan, y que podrían ser utilizadas para este fin en el futuro.

Procedimientos biológicos: Se basa en la utilización de microalgas (Chlamydomonas reinhardti, Spirulina) que en ciertas condiciones de cultivo pueden absorber energía solar y descomponer el agua en H2 y O2. Estos organismos en sus cloroplastos poseen unas estructuras llamadas tilacoides en cuya membrana esta la maquinaria fotosintética, construida por una serie de espinas encargadas de transportar los electrones.

Electrólisis del agua: Es uno de los procedimientos más limpios para obtener hidrógeno y el método que analizaremos en los sistemas de hidrógeno vehicular utilizados en la actualidad. Sin embargo es importante tener en cuenta que requiere invertir una cierta cantidad de energía, sea calórica o eléctrica; y no se puede pretender que sea mayor la cantidad de energía obtenida que la invertida. Consiste en la disociación del agua en hidrógeno y oxígeno; este proceso se realiza sumergiendo dos electrodos en agua conectando a uno de ellos el polo positivo y al otro el polo negativo. Al hacer circular corriente continua por ambos electrodos, en el ánodo se desprenderá oxígeno, y en el cátodo se desprenderá el hidrógeno.

La descomposición del agua a 25ºC requiere una aportación de 285,83

MJ/Kmol que es su entalpia de formación, sin embargo solo será

necesario aportar 237,19 MJ/Kmol en forma de trabajo eléctrico, la

diferencia la recibe el sistema en forma de calor.

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Figura No.1. Celda de sistema de forma de calor.Tomado de: • Caparros, María J. “TECNOLOGÍA

DEL HIDRÓGENO Y LAS PILAS DE COMBUSTIBLE”. Jornada Técnica de Ciencias Ambientales. 2004.

Internet < www.jornadastecnicas.com/docpdf/Energia_Maria_Jaen.pdf>

En el ánodo, se le extraen 4 electrones a dos moléculas de agua, de ésta

forma, se disocian en 1 molécula de oxígeno gaseoso y 4 cationes H+:

2H2O (l) →O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e-

Mientras en el cátodo cada dos cationes H+ toman 2 electrones, formando

una molécula de hidrógeno gaseoso:

2H+ (aq) + 2e- → H2 (g)

4.1.3. ALMACENAMIENTO

Estado gaseoso (CGH2): Se distinguen diferentes aplicaciones: estacionarias y móviles. En las estacionarias a pequeña escala se almacena en botellas de 20.000 KPa en tamaños de 10 o 50 L con un gasto aproximado de compresión inferior al 10%. En las aplicaciones móviles se prefiere una alta capacidad lo que obliga

a presiones de 20.000 a 70.000 KPa, con un gasto de compresión del

8% al 15%.

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Estado Líquido (LH2): El hidrógeno se enfría hasta su licuación a -253 ºC y se mantiene en tanques o cilindros criogénicos especiales a 1.500 KPa. La menor presión disminuye el riesgo. Aunque un aumento en la temperatura produce perdidas por sobrepresión.

Estado sólido: El hidrogeno puede almacenarse en forma de hidruros o bien físicamente absorbido en materiales especiales como carbono ultraporoso.

4.1.4. OTROS MÉTODOS EN DESARROLLO PARA LA PRODUCCIÓN

DEL HIDRÓGENO

Ciertas algas y bacterias fotosintéticas pueden producir hidrógeno bajo

determinadas condiciones. Los pigmentos en las algas absorben la energía

del sol y las enzimas de la célula actúan como catalizadores para dividir el

agua en hidrógeno y oxígeno.

Otra vía en desarrollo son los ciclos termoquímicos que consisten en una

combinación de reacciones químicas a alta temperatura que producen la

rotura de la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno. En la actualidad se

han estudiado diferentes sistemas de los que se han realizado revisiones

recientemente. Las eficacias que se han alcanzado rondan el 40%. Entre

las posibles combinaciones de reacciones, las más prometedoras son el

proceso UT-3, desarrollado por la Universidad de Tokio:

CaBr2 + H2O _ CaO + 2HBr T: 1170 K

CaO + Br2 _ CaBr2 + ½O2 T: 700 K

Fe3O4 + 8HBr _ 3FeBr2 + 4H2O + Br2 T: 130 K

3FeBr2 + 4H2O _ Fe3O4 + 6HBr + H2 T: 810 K

Y las basadas en la descomposición del ácido yodhídrico, desarrollada por

la empresa General Atomics

H2SO4 _ ½O2 + SO2 + H2O T: 1073 K

I2 + SO2 + 2H2O _ H2SO4 + 2HI T: 393 K

2HI _ I2 + H2 T: 723 K

Como todavía los combustibles fósiles seguirán siendo la principal fuente de

H2 en los próximos 20-40 años, se debe prestar especial atención a todos

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aquellos procesos que permitan mejorar el rendimiento y mitigar el impacto

ambiental. Por ello, se pretende analizar los procesos más interesantes que

se están desarrollando a partir de hidrocarburos; para que estos sean

viables, es necesario conectarlos con un mayor control de las emisiones de

gases de efecto invernadero, tratando opciones que eliminan su producción

(pirolisis) o que pueden llegar a consumir parte del CO2 (reformado seco) o

a mejorar el balance de CO2 al aumentar la eficiencia térmica del reformado

(reformado autotérmico).

El reformado de glicerol resulta interesante porque este alcohol es un

producto secundario de la obtención de biodiesel con un mercado poco

demandante. Se está estudiando el reformado convencional en fase vapor y

a temperaturas elevadas aunque también ha surgido recientemente la

alternativa de realizar el reformado de glicerol en fase líquida y altas

presiones. Ambas tecnologías están en un estado de desarrollo más

incipiente a escala de laboratorio.

Ambos alcoholes, al ser líquidos a temperatura ambiente y no tóxicos,

pueden ser considerados como almacenadores de hidrógeno y son más

fáciles de transportar y almacenar que el hidrógeno sea en estado gaseoso

a altas presiones o líquido a muy bajas temperaturas.

El reformado de materiales ligno-celulósicos ha atraído mucha atención en

la última década no sólo para producción directa de H2 sino también para la

obtención de biocombustible y de otros productos químicos de valor

industrial. Específicamente, para la producción de H2 debe efectuarse un

cuidadoso balance energético y económico que justifique la implementación

industrial de este complejo proceso que tiene los dos grandes incentivos

que significan el valor insignificante de la materia prima y trabajar a baja

temperatura. También en esta categoría aparece la utilización de micro-

organismos que se alimentan con biomasa para producir H2 cuya viabilidad

práctica aparece hoy como la más lejana.

La gasificación de la biomasa está ya a una escala industrial incipiente. Su

principal limitación es una baja eficiencia energética. Además, para

mejorarla se requieren unidades de gran tamaño con una logística

adecuada de provisión de biomasa necesaria para mantener una operación

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continua del sistema. Según la ubicación de la planta, el proceso de

recolección de la materia prima puede aportar una contribución importante

al balance energético de este sistema. Constantemente se producen

variantes de este proceso tendientes a mejorar la eficiencia y solucionar

algunos problemas operativos que han sido descriptos sintéticamente en

recientes publicaciones. Cuando se parte de hidrocarburos, carbón o

alcoholes, un componente importante del costo del hidrógeno (35%) es la

purificación. Por ello, resulta muy atractivo el uso de reactores de

membrana donde en el caso de alcoholes o hidrocarburos es posible

obtener H2 99.999% de pureza en un solo recipiente. Ello redunda en una

significativa disminución de la inversión, una mayor flexibilidad ante

fluctuaciones en la demanda y una mejor operabilidad del sistema.

Una opción intermedia que ha llegado a escala banco es conservar el

reformado convencional pero realizar la purificación en una sola etapa

mediante un purificador de membrana donde se desarrolla la RGA. Esto

tiene dos ventajas: i) Se trabaja a menor temperatura con la membrana

(400-450ºC) con mejora significativa en su vida útil; ii) Se obtiene una

corriente de H2 con 99.999% de pureza y al mismo tiempo otra corriente

con alta concentración de CO2 que facilita su secuestro.

Figura No.2. Proceso de obtención del Hidrógeno. Tomado de: • Cano, Ulises. “LAS CELDAS

DE COMBUSTIBLE: VERDADES SOBRE LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD LIMPIA Y

EFICIENTE VÍA ELECTROQUÍMICA”. Boletín iie. Septiembre-Octubre 1999. Internet

<www.iie.org.mx/reno99/apli.pdf>

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4.2. MARCO LEGAL

4.2.1. Normativa de Calidad del Aire

El objetivo de este tipo de legislación es establecer unos niveles de

concentración que permitan determinar con claridad qué tanto se

excede este valor en un período determinado de tiempo. Igualmente,

en las normas de calidad del aire es común encontrar normas de

larga duración y normas de corta duración. Para el caso del material

particulado la resolución temporal de la norma de larga duración es

de un año y la de corta duración es de 24 horas.

- Decreto 979 de 2006

- Resolución 601 de 2006

- Resolución 610 de 2010

- Resolución 650 de 2010

De manera general estas normas están orientadas a definir los

límites de calidad del aire a nivel nacional, los límites permisibles de

contaminantes no convencionales (sustancias tóxicas), los niveles

máximos de permisibles de contaminantes criterio. Asimismo, definen

las reglas para la definición de los niveles de prevención, alerta y

emergencia, y establecen las bases para los planes de

descontaminación y de contingencia. El reciente marco normativo

nacional presenta un gran avance relacionado con la metodología

para realizar el monitoreo y seguimiento a la calidad del aire donde lo

establece que se debe realizar el protocolo nacional. Este protocolo

de medición se encuentra consignado en la Resolución 650 de 2010

del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial.

4.2.2. Política general en materia de biocombustibles

Desde hace más de una década, algunas entidades del país,

organizaciones no gubernamentales, gremios, el sector energético y

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ambiental, y algunas entidades educativas se han venido integrando

al desarrollo de las fuentes de energía no convencionales, entre

ellas, la biomasa, la energía eólica, la geotérmica, el alcohol

carburante y más recientemente el biodiesel.

Para el caso Colombiano, adicional al deterioro ambiental que se

percibe en las grandes ciudades, por la excesiva contaminación

generada por las fuentes fijas y móviles, existen consideraciones

estrechamente vinculadas con la seguridad y sostenibilidad

energética nacional ante el conocido agotamiento de los yacimientos

Petroleros del país, así como la generación de una verdadera

revolución social en materia de empleo y desarrollo rural bajo esta

política. En la actualidad Colombia consume más de ochenta y nueve

(89) mil barriles diarios de combustible Diesel, una parte importante

de este consumo se puede trasladar a biodiesel, combustible en el

que el país tiene una enorme ventaja comparativa en su producción

en relación con los derivados del petróleo, en los cuales hoy somos

deficitarios, déficit que cada día se incrementa más.

Por otra parte el Gobierno Nacional ha expresado públicamente su

intención de promover y fortalecer el sector de producción de

biocombustibles cuyo primer paso fue el impulso al alcohol

carburante y más recientemente el uso de biodiesel, no solo

pensando en este programa con una visión nacional sino enfocados

en ser fuente en un futuro cercano de suministro de biocombustibles

para cubrir las necesidades del escenario mundial.

En el caso del uso del alcohol carburante su uso se ha promovido en

la mezcla con las gasolinas, mezcla que hoy es conocida como la

biogasolina por sus claro beneficios ambientales principalmente en

materia de menores emisiones de monóxido de carbono y

hidrocarburos volátiles no quemados y por supuesto por el uso de un

oxigenante de origen biológico. Es así como a partir del año 2001 se

sancionó la Ley 693, mediante la cual se reglamentó este uso, se

crearon estímulos para su producción, comercialización y consumo y

se dictaron otras disposiciones, que han permitido que hoy ya en el

setenta y cinco por ciento (75%) de las gasolinas que se distribuyen

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en el territorio nacional se mezcle alcohol carburante al diez por

ciento (10%), con un consumo estimado de novecientos cincuenta

mil (950.000) litros por día y que se tengan cinco (5) destilerías en

producción y más de diez (10) proyectos adicionales a nivel país en

fase de conceptualización, que permitirían cubrir el déficit de la

demanda nacional a un diez por ciento (10%) de mezcla, además de

avanzar a porcentajes superiores en no más de cinco (5) años,

además de abrir un escenario de exportación a otras naciones que

vean, al igual que Colombia lo hace, en este proyecto un elemento

de desarrollo sostenible y social.

4.2.3. Condiciones especiales de los vehículos cero (0) emisiones

destinados al Servicio Público de Transporte Terrestre

Automotor.

Mediante la resolución 0001056 de 2013 del Ministerio de Transporte

considera como vehículo cero (0) emisiones, los vehículos impulsados

exclusivamente por uno o más motores eléctricos, que obtienen la energía

de un sistema de almacenamiento recargable, como baterías, u otros

dispositivos portátiles de almacenamiento de energía eléctrica, incluyendo

celdas de combustible de hidrógeno, o que obtienen la energía eléctrica por

medio de cables, catenarias o rieles. Estos vehículos no cuentan con

motores de combustión interna.

Los vehículos cero (0) emisiones que se destinen a la prestación del

Servicio Público de Transporte Terrestre Automotor Individual de Pasajeros

en vehículos taxi, deberán estar pintados completamente de un color verde

cromáticamente equivalente al Pantone 368 o C: 63 M:0 Y: 97 K: 0, sin

perjuicio de los distintivos y la información que de acuerdo a la modalidad y

a la empresa de transporte a la que se encuentren vinculados deben portar

los vehículos.

Cuando la autoridad competente disponga la implementación de

programas piloto dirigidos a evaluar el desempeño y viabilidad de la

operación de vehículos cero (0) emisiones, deberán incorporar dentro

del programa estrictas condiciones técnicas de seguridad conforme a

lo establecido por la industria automotriz, teniendo en cuenta la

eliminación de riesgos previsibles que afecten 1a seguridad de los

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ciudadanos durante el proceso de carga y recarga energética para su

debido almacenamiento.

Los programas piloto deberán establecer permanentemente políticas

de mejora­miento de la calidad del servicio, incluyendo la formación y

profesionalización de los operarios; además de un plan de

seguimiento y evaluación que incorpore los niveles de satisfacción a

los usuarios.

4.3. Marco Conceptual

EcoVehículos

Portal de Indicadores de Eficiencia Energética y Emisiones

Vehiculares

Eficiencia Energética

Es la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos

y servicios finales obtenidos, por ejemplo cantidad de kilómetros

recorridos con un litro de combustible en un vehículo automotor.

Emisiones

Emisiones son todos los fluidos gaseosos, puros o con sustancias en

suspensión; así como toda forma de energía radioactiva,

electromagnética o sonora, que emanen como residuos o productos

de la actividad humana. Las emisiones vehiculares en específico son

las emisiones de fuentes móviles referidas al parque automotor.

Hidrocarburos

Los hidrocarburos son compuestos orgánicos formados únicamente

por átomos de carbono e hidrógeno. La estructura molecular consiste

en un armazón de átomos de carbono a los que se unen los átomos

de hidrógeno. Los hidrocarburos son los compuestos básicos de la

Química Orgánica. Las cadenas de átomos de carbono pueden ser

lineales o ramificadas y abiertas o cerradas. Los hidrocarburos se

pueden diferenciar en dos tipos que son alifáticos y aromáticos. Los

alifáticos, a su vez se pueden clasificar en alcanos, alquenos y

alquinos según los tipos de enlace que unen entre sí los átomos de

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carbono. Las fórmulas generales de los alcanos, alquenos y alquinos

son CnH2n+2, CnH2n y CnH2n-2, respectivamente.

Norma

Las normas son documentos técnico-legales que contienen

especificaciones técnicas de aplicación voluntaria, son elaborados

por consenso de las partes interesadas (fabricantes, consumidores,

centros de investigación, laboratorios, asociaciones, colegios

profesionales, etc.) y están basados en los resultados de la

experiencia y el desarrollo tecnológico.

Son aprobados por un organismo nacional, regional o internacional

de normalización reconocido y están disponibles al público.

Potencia

La potencia es la rapidez con que se efectúa un trabajo, es decir, el

trabajo por unidad de tiempo; Potencia = Trabajo / tiempo. Es un

indicador del funcionamiento de un motor pues indica que tanta

fuerza puede producir. La potencia máxima es el mayor número

obtenido de multiplicar el torque del motor por la velocidad de giro en

que lo genera.

Tipo de combustible

En la actualidad existen solamente 2 tipos de combustible: la

gasolina y el diesel, y con la ayuda de esos combustibles, se mueven

los coches, los camiones, las motociclietas, y todos los medios de

transporte en general.

Vehículos híbridos

El objetivo de las tecnologías híbridas es combinar dos fuentes de

energía, de manera que las cualidades de cada sistema sean

utilizadas para la propulsión de los vehículos automotores. Por

ejemplo, existen vehículos automotores híbridos que emplean

motores eléctricos, los cuales permiten mejorar la eficiencia del

combustible tradicional, como la gasolina, agregando más poder

durante la aceleración del vehículo, y ahorro de energía cuando se

frena o se marcha a una velocidad constante. Un vehículo híbrido

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pasa de una forma automática de un motor a gasolina a otro eléctrico

y viceversa.

5. HIPOTESIS DE LA INVESTIGACION

Mejorar las técnicas ya existentes de la producción de hidrogeno vehicular

buscando la economía, permitirá el desarrollo de estas tecnologías mediante

su producción a gran escala. En parte el poco avance evidenciado en cuanto a

las tecnologías de Hidrógeno se debe a su alto costo energético se manifiesta

en alto costo económico.

6. DISEÑO DE INVESTIGACION

La investigación a realizar es de tipo cualitativo, de tipo exploratorio según

Hernández Sampieri.

7. POBLACION Y MUESTRA

Según Roberto Sampieri, la población es la totalidad de un fenómeno de estudio, un conjunto de todos los casos que concuerdan en una serie de especificaciones y puede ser reconocida como entidades de población, unidades de estudio o análisis mientras que la muestra es un subgrupo del total de la población elegida, debe ser significativa y permitir realizar medición y observación de variables. Teniendo en cuenta los conceptos planteados anteriormente y el tipo de investigación que se ha llevado hasta el momento es posible definir una UNIDAD DE ANÁLISIS que para este caso y para la investigación en curso es: 7.1 POBLACION: la cantidad de personas que tienen carro en Bogotá. Según la tabla No. son 1.371.220.

Tabla No. 2. Numero de carros en Bogotá D.C por nivel socioeconómico.

Estrato # de Carros (Poblacion)

Estrato 1 2368

Estrato 2 5464

Estrato 3 284774

20

Estrato 4 327207

Estrato 5 413270

Estrato 6 338137

Total 1371220

FUENTE: Secretaria de movilidad de Bogotá D.C

7.2 MUESTRA: Aplicando la fórmula de la muestra con un error de muestreo del 5%, una precisión del 3% y un intervalo de confianza del 95% a los datos de la tabla No. 2.

Tabla No. 3. Muestra por nivel socioeconómico para la encuesta a realizar.

Estrato Muestra

Estrato 1 186,8331252

Estrato 2 195,531369

Estrato 3 202,6075717

Estrato 4 202,6261747

Estrato 5 202,6521799

Estrato 6 202,6302108

Total 1192,880631

FUENTE: Secretaria de movilidad de Bogotá D.C

7.3 TIPO DE MUESTREO: estratificado (por niveles económicos)

8. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN

Se realizó una encuesta como formatos de recolección de datos para evaluar el interés que tienen los propietarios de vehículos en el Hidrógeno como combustible.

21

Técnica de recolección de datos: Entrevistas

Nombre

SEXO F M

EDAD

1. ¿tiene usted vehículo?

si

no

2. ¿con que frecuencia lo usa?

1-3h

4-6h

6-8h

9-24h

3. ¿qué tipo de combustible usa su vehículo?

gasolina

gas

otro

4. ¿Sabía usted sobre el hidrogeno vehicular?

si

no

5. ¿Le gustaría usar el hidrogeno como nuevo combustible para su vehículo?

si

no

Tabla 3. Encuesta realizada a los ciudadanos de Bogotá

22

9. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

DIAGRAMA DE GANTT

PRESUPUESTO PARA LA EJECUCION DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

RUBROS VALOR

UNITARIO

SUBTOTAL TOTAL

TRASNPORTE

Transmilenio 2

buses x $1700 x

4 días.

Buses x 2 $ 1400

x 4 días.

$1700

$1400

$12000

$11000

$33000

ALIMENTACIÓN

Refrigerio 1 x

$4000 x 4 días.

Almuerzo 1 x

$8000 x 4 días.

$4000

$8000

$16000

$32000

$48000

MATERIALES

Fotocopias 5 x

$100 x 4 días.

Impresiones 5 x

$ 200 x 4 días

$100

$200

$2000

$4000

$6000

GRAN TOTAL $87000

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Botas, J.A. et al. “LA ECONOMÍA DEL HIDRÓGENO – UNA VISIÓN GLOBAL SOBRE LA REVOLUCIÓN ENERGÉTICA DEL SIGLO XXI”. Internet < www.aecientificos.es/empresas/aecieLAECONOMIADELHIDROGENO.pdf>

Cano, Ulises. “LAS CELDAS DE COMBUSTIBLE: VERDADES SOBRE LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD LIMPIA Y EFICIENTE VÍA ELECTROQUÍMICA”. Boletín iie. Septiembre-Octubre 1999. Internet <www.iie.org.mx/reno99/apli.pdf>

Caparros, María J. “TECNOLOGÍA DEL HIDRÓGENO Y LAS PILAS DE COMBUSTIBLE”. Jornada Técnica de Ciencias Ambientales. 2004. Internet < www.jornadastecnicas.com/docpdf/Energia_Maria_Jaen.pdf>

Consejería de economía y hacienda. Comunidad de Madrid. “GUÍA DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO”. Internet <www.cleanvehicle.eu/fileadmin/Guida del vehiculo electrico.pdf>

García, Carlos y Fernández, Daniel. “LA ENERGÍA DEL FUTURO: LA PILA DE HIDRÓGENO”. IES Severo Ochoa. 2008-09. Internet <www.ikkaro.com/files/La_energia_del_futuro_la_pila_de_hidrogeno.pdf>

Aguer, Mario y Miranda, Angel. “EL HIDRÓGENO, FUNDAMENTO DE UN FUTURO EQUILIBRADO“. Ed. Diaz de Santos. 2005.

D. Sainz, P.M. Diéguez, C. Sopena , J.C. Urroz, L.M. Gandìa. Escuela Tècnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación, Universidad Pública de Navarra. “CONVERSION OF A COMERCIAL GASOLINE VEHICLE TO RUN BI-FUEL (HYDROGEN-GASOLINE)”. International Journal of Hydrogen energy. 2011.

GARCÍA, José Luis et al. “PONTENCIALIDADES DEL HIDRÓGENO COMO VECTOR DE ENERGÍA EN IBEROAMÉRICA”. 2010. Internet www.int.gov.br/../download-2 potencialidades_del_hidrogeno.pdf