Artículo original
Análisis del comportamiento y emisiones de gases
de un motor de encendido provocado utilizando
etanol
Analysis of the behavior and gas emissions of a spark ignition
engine using Ethanol
Abrahan Mesías Jorque Rea: Instituto Superior Universitario Central Técnico, Magister en sistemas
automotrices,
https://orcid.org/0000-0003-4235-9604
Klever Armando Tumbaco Casa: Instituto Superior Tecnológico Tecnoecuatoriano, Magister en sistemas
automotrices,
https://orcid.org/0000-0003-4955-3856
Autor de correspondencia: ajorque@istct.edu.ec
Recibido: 14 agosto 2025
Publicado: 25 septiembre 2025
Resumen:
El presente estudio analizó el impacto del uso de mezclas de combustible con diferentes porcentajes
de etanol (E10 a E60) en el rendimiento y las emisiones de un vehículo Chevrolet Luv Dmax 3.5 V6.
Las pruebas realizadas en un dinamómetro automotriz mostraron que a medida que aumenta el
contenido de etanol, la potencia y el torque del motor se incrementan en un 27,6% y 16,9%,
alcanzando valores máximos en las mezclas E50 y E60 con 148 [cv] y 263.89 [Nm],
respectivamente. Esto se debe al mayor índice de octanaje del etanol, que permite una mejor
combustión y mayor eficiencia térmica. En cuanto a las emisiones, se observó que el uso de etanol
reduce significativamente los niveles de hidrocarburos no quemados (HC) y monóxido de carbono
(CO), especialmente a 2500 rpm, donde las mezclas E20 y E30 presentaron los mejores resultados.
Sin embargo, en mezclas superiores a E50, se detectó un exceso de oxígeno residual, lo que sugiere
la necesidad de ajustes en la relación aire-combustible para optimizar la eficiencia de la combustión.
El análisis del consumo de combustible mostró que las mezclas E20 y E30 ofrecen el mejor equilibrio
entre rendimiento y eficiencia, con un menor consumo en comparación con la gasolina extra (87
octanos). Estos hallazgos resaltan el potencial del etanol como combustible alternativo,
considerando realizar los mantenimientos adecuados al motor para aprovechar sus beneficios y
minimizar los posibles efectos negativos en vehículos con cierto grado de desgaste.
Palabras clave: Emisiones, etanol, octanaje, potencia, consumo
Abstract:
This study analyzed the impact of using fuel mixtures with different percentages of ethanol (E10 to
E60) on the performance and emissions of a Chevrolet Luv Dmax 3.5 V6 vehicle. Tests conducted
on an automotive dynamometer showed that as the ethanol content increases, the engine's power
and torque increase by 27.6% and 16.9%, respectively, reaching maximum values in the E50 and
E60 mixtures with 148 [hp] and 263.89 [Nm]. This is due to ethanol's higher-octane rating, which
allows for better combustion and greater thermal efficiency. Regarding emissions, it was observed
that the use of ethanol significantly reduces unburned hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO)
levels, especially at 2500 rpm, where the E20 and E30 mixtures showed the best results. However,
in mixtures above E50, excess residual oxygen was detected, suggesting the need for adjustments
in the air-fuel ratio to optimize combustion efficiency. The fuel consumption analysis revealed that
the E20 and E30 mixtures offer the best balance between performance and efficiency, with lower
consumption compared to regular gasoline (87 octane). These findings highlight the potential of
ethanol as an alternative fuel, considering the need for proper engine maintenance to take advantage
of its benefits and minimize possible negative effects on vehicles with a certain degree of wear.
Keywords: emissions, ethanol, octane, power, consumption
UNANCHAY Revista de Ciencias de la Ingeniería Volumen 4. Número 2. Año 2025, p. 97-114
ISSN 2953-6707 julio - diciembre 2025
https://tecnoecuatoriano.edu.ec/revistaunanchay/index.php/RCU/index
Como citar la obra: Jorque Rea, A. M y Tumbaco Casa, K. A. (2025). Análisis del comportamiento y emisiones de
gases de un motor de encendido provocado utilizando etanol. Revista Científica Unanchay, 4(2), 97-114
doi: https://doi.org/10.64424/rcu42202582
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Con la masificación del uso del automóvil apareció el problema de la
contaminación atmosférica que ha controlado en gran medida el desarrollo
de los MCI en los últimos años (Payri, 2011). Esto deriva en una problemática
significativa en América Latina. Estos automóviles emiten contaminantes
como CO (Monóxido de carbono), HC (Hidrocarburos) y NOx (Óxidos de
nitrógeno), que contribuyen al deterioro de la calidad del aire y afectan la
salud pública. La contaminación atmosférica en Ecuador, especialmente en
áreas urbanas como el Distrito Metropolitano de Quito (DMQ), es una
problemática creciente vinculada en gran medida al uso de combustibles
fósiles en el transporte. Según datos de la Asociación de Empresas
Automotrices del Ecuador (AEADE), el parque automotor ha experimentado
un crecimiento sostenido en los últimos años, contribuyendo
significativamente a las emisiones contaminantes.
En el Distrito Metropolitano de Quito (DMQ), el transporte vehicular es
la principal fuente de contaminación atmosférica, representando más del
90% de las emisiones contaminantes (Davalos, 2020). Aunque no se
dispone de porcentajes específicos recientes para otras fuentes, se sabe que
las industrias manufactureras y construcción, la generación de energía, la
quema de residuos y la minería también contribuyen a la contaminación del
aire en la ciudad. Un estudio realizado durante el confinamiento por la
pandemia de COVID-19 mostró una reducción del 70% en los niveles de
dióxido de nitrógeno (NO₂) en Quito, lo que refuerza la idea de que el
transporte vehicular es la principal fuente de contaminación, ya que la
disminución del tráfico llevó a una mejora significativa en la calidad del aire
(Machado, 2023).
Desde el año 2010, Ecuador ha promovido el uso de combustibles
alternativos para reducir la dependencia de los hidrocarburos y mitigar el
impacto ambiental. En este contexto, se implementó el proyecto piloto de la
gasolina Ecopaís en Guayaquil, provincia del Guayas, compuesto por un 5%
de bioetanol y un 95% de gasolina base, con el objetivo de disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero y fomentar fuentes de energía
más sostenibles (Universidad Politécnica Salesiana [UPS], 2017).
Tras el éxito del piloto en Guayaquil, el programa Ecopaís se extendió
a otras provincias del país, incluyendo Los Ríos y Santa Elena, como parte
de la política energética nacional para reducir emisiones y promover la
sostenibilidad en el sector transporte (Escuela Politécnica Nacional [EPN],
2016).
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Introducción
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El etanol ha ganado relevancia como aditivo y combustible alternativo
debido a sus características favorables, incluyendo su baja emisión de
contaminantes, su naturaleza biodegradable, y su origen renovable como
biocombustible derivado de fuentes como la caña de azúcar. Con un alto
índice de octanaje de 99 octanos (Rivera, 2007), el etanol mejora el
rendimiento del motor.
En este contexto, se realizó un análisis del comportamiento del motor
y sus emisiones utilizando diferentes mezclas de combustible con etanol en
porcentajes volumétricos. Este estudio permitió evaluar la eficiencia de
combustión y la reducción de emisiones de CO y HC, al mezclarse con
gasolina extra. El etanol ha ganado relevancia como aditivo y combustible
alternativo debido a sus características favorables, incluyendo su baja
emisión de contaminantes, su naturaleza biodegradable y su origen
renovable como biocombustible derivado de fuentes como la caña de azúcar.
Con un alto índice de octanaje de 99 octanos (Rivera, 2007), el etanol mejora
el rendimiento del motor. En este contexto, se realizaron diversos estudios
sobre el comportamiento del motor y sus emisiones utilizando diferentes
mezclas de combustible con etanol en porcentajes volumétricos. Por
ejemplo, un estudio de Hernández Vidal (2023) reveló que aumentar la
concentración de etanol en la mezcla redujo significativamente las emisiones
de CO y HC, especialmente a un 30% de etanol. De manera similar, Espinoza
Molina (2016) observó una disminución en las emisiones de hidrocarburos
(HC) al aumentar el nivel de etanol, atribuido a una mezcla más homogénea.
Además, un estudio de Velázquez Fernández (2021) indicó que la adición de
etanol, con su alto número de octano, permite una reducción en los
aromáticos de la gasolina comercial, lo que puede contribuir a una
combustión más limpia y eficiente.
Materiales y Método
El vehículo a disposición para la investigación sobre el uso de
combustibles y mezclas de etanol es un modelo Chevrolet Luv D-max 3.5lt.
V6. El cual, es utilizado para realizar prácticas en diferentes áreas de
estudio de la Institución, como electrónica, mecánica de patio, entre otros,
relacionados con la formación especializada en el ámbito automotriz. El
vehículo de prueba tiene casi 20 años de funcionamiento, con un recorrido
de 265,129 kilómetros, un promedio de compresión de 95 psi y presenta
posible quema de aceite durante su operación.
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Tabla 1
Especificaciones del motor Luv D-max 3.5lt. V6
Par máximo
197 CV @ 5800 rpm.
Torque máximo
285 Nm @ 3800 rpm.
Cilindrada
3510 cm3
Número de cilindros
6
Distribución de los cilindros
En V
Relación de Compresión
9.8:1
Sistema de combustible
Multi-point indirect injection
Nota. Autodata, (2025)
El torque y potencia generadas en el proceso de funcionamiento del
automotor será medido con la ayuda de un dinamómetro automotriz Sáez
BPV 1800, el cual, es un banco de rodillos diseñado para pruebas de
vehículos sin necesidad de desmontar el motor, permite medir la potencia
directamente desde las ruedas y evaluando las pérdidas en la transmisión.
(FABREEKA, 2022) se complementa con la lectura de datos bajo los
estándares internacionales como la SAE J1349 y la ISO 1585:1992, que
detallan métodos para medir la potencia neta de motores de combustión
interna.
La prueba de análisis de gases se realizó utilizando el equipo el
analizador de gases AGS-688, capaz de medir CO, HC, CO₂ y O₂, y de
mostrar la relación aire-combustible. Esta unidad está provista con el
software OMNIBUS-800 para la conexión con la PC, permitiendo almacenar
y analizar los datos siguiendo la normativa NTE INEN 2204, al tomar
muestras de las emisiones en el tubo de escape con la sonda suministrada,
diseñada específicamente para este fin (Brain Bee S.p.A., s.f.; Instituto
Ecuatoriano de Normalización [INEN], 2017). (Perishable, s. f.)
Previo al desarrollo de la investigación, se llevo a cabo las mezclas de
combustible con etanol bajo el método experimental, con ayuda de una
probeta para realizar las mediciones de manera volumétrica. Este proceso
se enmarca en el método inductivo, el cual consiste en observar y analizar
casos particulares para obtener conclusiones generales basadas en los
resultados experimentales. En este caso, las mezclas de etanol–combustible
se prepararon en proporciones del 10% hasta el 60%, designadas como E10,
E20, E30, E40, E50 y E60 respectivamente.
La metodología comparativa fue fundamental para el análisis de las
diversas mezclas de etanol. El método gravimétrico es una técnica precisa
para medir el consumo de combustible al registrar la masa de las mezclas
etanol-combustible E10, E20, E30, E40, E50 Y E60 antes y después de la
prueba.
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Se realizaron pruebas en un dinamómetro automotriz para evaluar el
comportamiento del motor utilizando etanol como combustible de aporte en
diferentes proporciones de volumen como se puede ver en la figura 1. Para
registrar los parámetros de potencia y torque, lo que permitió analizar el
impacto de las diferentes mezclas (E10-E60), en el rendimiento del motor.
Figura 1
Proceso de prueba del dinamómetro
Nota. Estructura de montaje del vehículo en el dinamómetro automotriz junto con el depósito
de combustible independiente para su funcionamiento y análisis con mezclas combustible-
etanol. Autor, (2025)
Este proceso se llevó a cabo conectando un analizador de gases al
tubo de escape del vehículo mientras el motor opera en distintas condiciones
de carga y revoluciones, figura 2.
Figura 2
Proceso de análisis de emisiones
Nota. Diagrama de conexión del analizador de gases al vehículo. Autor, (2025)
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Este procedimiento permitió determinar la cantidad de mezcla etanol-
combustible consumida durante la prueba de funcionamiento del motor. La
medición se realizó mediante el pesaje del combustible en ralentí y a 1000,
1500, 2000, 2500, 3000, 3500 y 4000 rpm, tanto antes como después de
operar el motor durante intervalos de 15 s por prueba. Esto posibilitó obtener
datos precisos, como se muestra en la figura 3.
Figura 3
Análisis del consumo de combustible
Nota. La figura muestra un sistema para analizar el consumo de combustible conectando
una línea de ingreso y de retorno al motor, medido con sensor de presión y balanza
electrónica. Se incluye un filtro y bomba regulada por una batería para mantener el flujo
adecuado. Este método permite identificar con precisión el consumo a través del peso del
combustible retornado. Autores, (2025)
Resultados
La potencia representa la cantidad de trabajo que un motor puede
realizar en un tiempo determinado. Existen dos tipos principales de potencia
medida en un dinamómetro: la potencia y potencia corregida en el motor
(potencia de motor). La potencia en la rueda se obtiene directamente de las
mediciones del dinamómetro, mientras que la potencia del motor se calcula
compensando pérdidas mecánicas en la transmisión (potencia trans).
El torque es la fuerza de empuje que el motor puede transferir a las
ruedas, mientras que la potencia indica cuán velozmente puede aplicar dicha
fuerza. (Iriarte, 2023).
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Las pruebas de torque y potencia realizadas en el dinamómetro
arrojaron los siguientes resultados:
Taba 2
Variación de Potencia y Torque en Función de la Mezcla de Combustible
Mezcla
[rpm]
Potencia [cv]
[rpm]
Torque [Nm]
Extra (87 octanos)
3600
116
2600
225.63
E10
3600
118
2600
231.52
20
3800
131
2600
243.29
E30
3800
143
2600
256.04
E40
4000
138
3600
253.10
E50
4000
148
2600
260.95
E60
4000
148
2600
263.89
Nota. Los datos obtenidos proporcionan valores de la potencia y el torque de cómo las
diferentes mezclas de combustible afectan el rendimiento del motor. Autores, (2025)
La tabla muestra la variación de la potencia y el torque del motor en
función del tipo de mezcla de combustible. Se observa que, a medida que
aumenta el contenido de etanol en la mezcla, también se incrementan los
valores de potencia y torque. La potencia máxima que alcanza es de 148
[cv], con las mezclas E50 y E60 a 4000 [rpm], lo que muestra un incremento
del 27,6% sobre la potencia estándar con la gasolina extra. Mientras que el
torque muestra una tendencia creciente, alcanzando su valor más alto de
263,89 [Nm], con la mezcla E60 a 2600 [rpm], lo que da un incremento del
16,9% de torque adicional sobre el estándar del combustible extra.
Las pruebas de emisión de gases en la prueba estática (ralentí 850
rpm) realizadas en el analizador de gases, arrojaron los siguientes
resultados:
Tabla 3
Datos de gases de escape en ralentí con mezclas de combustible
Parámetro
Extra E0
E10
E20
E30
E40
E50
E60
CO (%vol)
0.38
1.20
0.52
0.44
0.61
0.65
0.68
CO2 (%vol)
13.6
12.8
13.3
13.4
13.7
11.2
10.6
HC (ppm)
288
236
245
223
250
263
279
O2 (%vol)
1.46
1.20
1.92
1.67
1.26
0.97
0.75
Nota. De los cuatro gases medidos, se puede constatar las mezclas en volumen y la
variación existente en pruebas a ralentí. Autores, (2025)
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Estos datos muestran la variación de los principales parámetros en
función del porcentaje de etanol (E) en la mezcla. Se observa que a medida
que aumenta el porcentaje de etanol, el nivel de CO2 disminuye, del 13,6 a
10.6%, mientras que el nivel de CO aumenta de 0.38 a 0,68%, en cuanto a
los HC, se aprecia un descenso significativo de 288 a 223 ppm en E0 a E30
respectivamente, posterior a ese porcentaje de mezcla se tiene una
tendencia nuevamente creciente hasta 279 ppm en E60. Finalmente, el nivel
de O2 disminuye de forma progresiva de 1.46% en E0 a 0.75% en E60.
Considerando los antecedentes del vehículo de prueba, y
específicamente su consumo de aceite, se observa que desde E0 los niveles
de gases emitidos superan los límites máximos permitidos por la normativa
NTE INEN 2204. El incremento del monóxido de carbono, así como la
variabilidad en los hidrocarburos, resulta preocupante, ya que indica una
combustión incompleta
Las pruebas de emisión de gases en la prueba dinámica (2500 [rpm])
realizadas en el analizador de gases, arrojaron los siguientes resultados:
Tabla 4
Datos de gases de escape en 2500 con Mezclas de combustible
Parámetro
Extra
E10
E20
E30
E40
E50
E60
CO (%vol)
0.60
0.74
0.68
0.70
0.68
0.75
0.74
CO2 (%vol)
13.5
13.3
13.7
13.6
13.9
13.4
13.6
HC (ppm)
206
143
114
126
179
156
168
O2 (%vol)
1.58
1.50
1.26
1.34
1.14
1.60
1.44
Nota. De los cuatro gases medidos, se puede constatar las mezclas en volumen y la
variación existente en pruebas acelerado a 2500 rpm. Autores, (2025)
Los datos de gases de escape a 2500 rpm con mezclas de
combustible muestran variaciones. El nivel de CO oscila entre 0.60% y
0.75%, mostrando una variación relativamente pequeña con las diferentes
mezclas de etanol. El nivel de CO2 se mantiene bastante estable, con valores
que varían entre 13.3% y 13.9%. En cuanto a los HC, se observa una
reducción significativa con la adición de etanol, especialmente con E20 (114
ppm), lo que indica una combustión más completa a mayores revoluciones.
Sin embargo, los niveles de HC empiezan aumentar ligeramente con
mezclas altas, pero se mantienen por debajo del valor de la gasolina Extra
(206 ppm), alcanzando 179 ppm con E40 siendo la más alta de todas.
Finalmente, el nivel de O2 muestra una variación considerable, con una
disminución general con el aumento de etanol, pero con fluctuaciones, lo que
indica que la mezcla aire-combustible se ve afectada por el etanol de manera
variable.
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A 2500 [rpm], el uso de etanol en las mezclas de combustible muestra
una reducción de emisiones contaminantes, principalmente en los HC. La
notable disminución de HC sugiere que el etanol facilita una combustión más
eficiente a mayores revoluciones, posiblemente debido a una mejor mezcla
aire-combustible y a la mayor temperatura en la cámara de combustión.
Aunque el CO presenta variaciones menores, indicando un efecto menos
pronunciado del etanol a esta velocidad, los niveles de HC disminuyen
significativamente, acercándose a los rangos permitidos. Este
comportamiento sugiere que, en vehículos con desgaste, el etanol puede
ofrecer beneficios en la reducción de HC a revoluciones más altas.
En la figura 4 hace referencia a las distintas variaciones que se obtuvo
en el consumo en relación con las diferentes mezclas que se realizó con el
etanol a las distintas proporciones en la camioneta.
Figura 4
Resultados del análisis de consumo
Nota. Autores, (2025)
La gráfica anterior representa el consumo de mezclas de gasolina-
etanol a diferentes porcentajes de etanol (10%, 20%, 30%, 40%, 50% y 60%)
y para la gasolina pura (Extra) a diferentes regímenes de revoluciones por
minuto (RPM) del motor. El eje horizontal muestra los valores de RPM desde
750 hasta 4000, mientras que el eje vertical indica el consumo de
combustible en mililitros (ml). Las diferentes líneas del gráfico representan el
consumo de cada mezcla de gasolina-etanol a lo largo de los diferentes
regímenes de RPM. Se puede observar que a medida que aumenta el
porcentaje de etanol en la mezcla, el consumo de combustible tiende a ser
mayor, especialmente a altos regímenes de RPM.
Las mezclas de etanol al 20%, 50% y 30% presentaron el menor
consumo de combustible, destacándose desde los primeros registros con un
rendimiento inferior al de las demás mezclas y manteniendo esta tendencia
a lo largo de las mediciones. Estas combinaciones se caracterizan como las
opciones más eficientes en cuanto a consumo.
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Discusión
En la figura número 5, se muestra cómo la potencia [CV] y el torque
[Nm] varían en función del tipo de combustible utilizado, desde gasolina Extra
hasta mezclas con etanol (E10-E60).
Figura 5
Comparativa de potencia y torque máximo de cada mezcla.
Nota. Autores, (2025)
Este gráfico ilustra cómo varían la potencia (CV) y el torque (Nm) en
función del tipo de combustible utilizado, desde gasolina Extra hasta mezclas
con etanol (E10–E60). Se observa que, al aumentar el contenido de etanol
en la mezcla, también incrementan la potencia y el torque. La potencia
máxima se alcanza con las mezclas E50 y E60 a 4000 rpm, con 148 CV, lo
que representa un incremento del 27,6% respecto a la potencia estándar
obtenida con gasolina Extra.
Estos resultados son consistentes con los hallazgos reportados por
Santos et al. (2025), quienes demostraron que la adición de etanol en
mezclas superiores al 20% (E20 y más) mejora significativamente el
desempeño del motor, aumentando tanto la potencia como la eficiencia
térmica debido al mayor contenido de oxígeno del etanol. Sin embargo,
mientras que en el presente estudio se observa un incremento máximo de
27,6% en potencia con E50–E60, Santos et al. reportan incrementos más
moderados en condiciones de laboratorio controladas, lo que sugiere que
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factores como la calibración del motor, la temperatura ambiente y las
características del combustible pueden influir en la magnitud del aumento de
potencia. Esta comparación evidencia que, aunque el etanol mejora el
desempeño general, el efecto exacto depende de las condiciones específicas
de operación del motor y de la mezcla de combustible utilizada.
Mientras que el torque muestra una tendencia creciente, alcanzando
su valor más alto con E60 de 263,89 [Nm], lo que se traduce en un
incremento del 16,9% de torque sobre el estándar del combustible Extra. En
un estudio desarrollado por Mohammed et al. (2021) también observó
mejoras en el torque con mezclas de etanol, aunque en menor medida, lo
que refuerza la idea de que el efecto del etanol en el desempeño del motor
puede variar según las condiciones específicas de operación
Se observa un incremento en la potencia a medida que aumenta el
contenido de etanol en la mezcla de combustible.
• La gasolina Extra (87 octanos) produce 116 [cv] a 3600 RPM.
• La potencia aumenta progresivamente con el contenido de etanol,
alcanzando 148 [cv] en E50 y E60 a 4000 [rpm].
• El mayor incremento ocurre entre E20 con 131 [cv] y E30 con 143 [cv],
lo que sugiere que la mezcla E30 tiene un punto óptimo en la mejora
del rendimiento del motor.
• Este comportamiento se debe a que el etanol tiene un mayor octanaje,
lo que permite una mejor combustión y mayor eficiencia térmica,
permitiendo aumentar la potencia sin riesgo de detonación. Unas
investigaciones más recientes, como la de Rosdi et al. (2025), han
evaluado el impacto de mezclas de etanol en el rendimiento del motor
bajo diversas condiciones de velocidad del motor, proporcionando una
visión más detallada de cómo las mezclas de etanol afectan el
desempeño en diferentes escenarios operativos. En conjunto, estos
estudios indican que el uso de mezclas de etanol puede mejorar el
desempeño del motor, pero la magnitud de la mejora depende de
diversos factores, incluyendo las condiciones de operación del motor
y las características del combustible utilizado.
El torque también aumenta con el contenido de etanol, pero la
tendencia no es lineal.
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• La gasolina Extra produce 225.63 Nm, mientras que el E60 alcanza
263.89 [Nm]
• El mayor incremento ocurre entre E20 (243.29 [Nm]) y E30 256.04
[Nm].
• Sin embargo, entre E30 y E40, el torque disminuye levemente (256.04
a 253.10 [Nm]), lo que sugiere que en esta zona la ganancia en torque
no es tan constante.
• A pesar de la mejora general en torque, este parámetro tiende a
estabilizarse a partir de E40.
La presencia de etanol permite un mayor octanaje, lo que se traduce
en mayor potencia disponible. Un mayor torque a las mismas RPM implica
mejor capacidad de respuesta y fuerza en el motor, útil para cargas pesadas
o aceleración.
Basado en las figuras 5, E30 parece ser el mejor punto de equilibrio
entre potencia y torque, ya que maximiza ambas variables antes de que el
torque comience a estabilizarse.
El uso de etanol en la mezcla de combustible mejora tanto la potencia
como el torque del motor, siendo la mezcla E30 la que muestra un balance
óptimo entre ambos parámetros. No obstante, en mezclas superiores a E40,
el incremento en torque tiende a disminuir, lo que indica que un mayor
contenido de etanol no siempre se traduce en un mejor desempeño del
motor. Esto se debe, en parte, a que el etanol posee un menor contenido
energético que la gasolina, lo que puede aumentar el consumo específico de
combustible sin generar mejoras proporcionales en el rendimiento. En apoyo
a esta observación, García Mariaca et al. (2025) encontraron que, aunque
las mezclas E20 y E40 presentaron un desempeño destacado a 2700 rpm,
la mezcla E40 mostró una disminución del rendimiento a 4300 rpm,
evidenciando que el beneficio del etanol tiene un límite operativo y que su
efecto depende de las condiciones de velocidad y carga del motor.
Comparación de CO
El uso de etanol en la mezcla de combustible mejora la combustión,
reduciendo las emisiones de CO. Sin embargo, en mezclas superiores a E50,
se observa un ligero aumento en las emisiones de CO, lo que sugiere una
posible mezcla pobre. Este fenómeno puede atribuirse a la menor densidad
energética del etanol, que requiere un mayor volumen de combustible para
mantener la potencia, y a la calibración del motor, que puede no estar
optimizada para altas concentraciones de etanol. Un estudio reciente de
Gajewski et al. (2025) menciona que las mezclas E30 redujeron
significativamente las emisiones de CO y HC, las mezclas con mayor
contenido de etanol mostraron un aumento en las emisiones de CO,
especialmente a bajas velocidades del motor, indicando la necesidad de
ajustes en la calibración del motor para maximizar los beneficios ambientales
Análisis del comportamiento y emisiones de gases de un motor de encendido provocado
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Páginas: 97-114
ISSN: 2953-6707
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Comparación de CO2
La diferencia en el comportamiento del CO entre ralentí y 2500 rpm
es notable. En ralentí, el etanol tiende a aumentar ligeramente las emisiones
de CO, especialmente con E10, lo que sugiere una combustión menos
eficiente a bajas revoluciones. En cambio, a 2500 rpm, las variaciones en el
CO son menores, indicando que la combustión es más estable y menos
afectada por el etanol, probablemente debido a una mejor mezcla aire-
combustible y a una combustión más completa a estas velocidades. Estos
resultados coinciden con Gajewski et al. (2025), quienes observaron que las
mezclas de etanol reducen las emisiones de CO y HC a velocidades medias
y altas del motor, mientras que a bajas revoluciones los beneficios son
menores si no se ajusta la calibración del motor.
Comparación de HC
El uso de etanol en la mezcla de combustible mejora la combustión,
reduciendo las emisiones de hidrocarburos (HC). Sin embargo, en ralentí, las
emisiones de HC son más altas debido a la menor turbulencia y temperatura
en la cámara de combustión. Las mezclas E20 y E30 presentan los valores
más bajos, indicando una combustión eficiente. A partir de E40, los niveles
de HC se estabilizan o aumentan ligeramente, lo que sugiere una mezcla
pobre. Este comportamiento puede atribuirse a la menor densidad energética
del etanol, que requiere un mayor volumen de combustible para mantener la
potencia, y a la calibración del motor, que puede no estar optimizada para
altas concentraciones de etanol. Un estudio reciente de Gajewski et al.
(2025) observó que, aunque las mezclas E30 redujeron significativamente
las emisiones de HC a 2700 rpm, las mezclas con mayor contenido de etanol
mostraron un aumento en las emisiones de HC a 4300 rpm, indicando la
necesidad de ajustes en la calibración del motor para maximizar los
beneficios ambientales.
Comparación de O2
Los valores de O₂ aumentan con el etanol debido al oxígeno que
aporta, siendo más altos a 2500 rpm por la mayor aspiración de aire. En
mezclas altas de etanol (E50 y E60), el exceso de O₂ indica una mezcla
pobre, mientras que E30 ofrece un equilibrio óptimo. La relación aire-
combustible, la presión de inyección y el tiempo de encendido deben
ajustarse para optimizar la combustión. Liu et al. (2023) reportan hallazgos
similares, indicando que concentraciones moderadas de etanol mejoran la
combustión y reducen emisiones, pero mezclas altas requieren ajustes en
los parámetros del motor para mantener eficiencia y desempeño.
Los resultados muestran que el etanol tiene el potencial de reducir las
emisiones y mejorar la combustión, especialmente a 2500 rpm, donde se
observan menores emisiones de hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono
(CO).
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Las mezclas entre E20 y E40 parecen ofrecer el mejor equilibrio entre
reducción de contaminantes y eficiencia de combustión, mientras que
mezclas con E50 o superiores pueden requerir ajustes en la relación aire-
combustible para evitar efectos negativos en el desempeño del motor. Estos
efectos se reflejan claramente en los gráficos de las figuras 6 y 7, que
muestran el impacto de la proporción de etanol en la gasolina sobre las
emisiones de HC, CO, CO₂ y O₂ en ralentí y a 2500 rpm, permitiendo
visualizar cómo varía la eficiencia de combustión y el comportamiento
ambiental del motor según la concentración de etanol.
Figura 6
Emisiones de gases en ralentí
Nota. Autores, (2025)
Figura 7
Emisiones de gases a 2500[rpm]
Nota. Autores, (2025)
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Como se puede evidenciar en la tabla 5, hace referencia a la variación
del consumo que tuvo la camioneta en relación a las diferentes mezclas
que se realizó con el etanol a las distintas proporciones.
Tabla 5
Datos obtenidos del consumo de combustible [ml] del régimen de funcionamiento del motor
en [rpm] vs porcentajes de etanol.
rpm
Extra
E10
E20
E30
E40
E50
E60
750
21
29
20
19
24
30
18
1500
45
22
21
13
14
12
13
2000
56
25
29
16
18
13
19
2500
55
37
29
25
25
28
21
3000
60
46
32
27
34
33
34
3500
61
45
28
36
41
29
36
4000
62
50
31
40
44
37
48
Nota. Autores, (2025)
Los datos de la Tabla 5 muestran que el consumo de combustible varía
según la mezcla de etanol y el régimen de rpm del motor, destacando que la
mezcla E30 reduce el consumo en todos los regímenes. Esto se atribuye al
aumento del octanaje proporcionado por el etanol, que permite una
combustión más completa y estable, optimizando la relación aire-combustible
y disminuyendo el ancho de pulso de inyección. A bajas rpm, como 750 y
1500, algunas mezclas presentan un aumento del consumo debido a la
menor eficiencia de combustión y la necesidad de calibración específica.
Estos hallazgos coinciden con Ansari et al. (2025), quienes reportan
que las mezclas de etanol mejoran la eficiencia térmica y reducen el consumo
en motores de encendido por chispa, especialmente en concentraciones
moderadas como E30. En general, las mezclas E20–E40 ofrecen un balance
óptimo entre eficiencia y rendimiento del motor, mientras que
concentraciones superiores pueden requerir ajustes en los parámetros de
operación para evitar un aumento en el consumo
Conclusiones
Se evidenció que la mezcla E30 emerge como la óptima, maximizando
tanto la potencia (143 CV a 4000 rpm) como el torque (256.04 Nm),
representando un incremento significativo respecto a la gasolina Extra (116
CV y 225.63 Nm). Esta ofrece una mejora notable en el rendimiento del motor
sin comprometer la eficiencia ni la estabilidad del torque.
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Se observó una disminución de HC en las mezclas con menor
concentración de etanol (114 ppm en E20), esto sugiere que el etanol facilita
una combustión más eficiente a mayores revoluciones, posiblemente debido
a una mejor mezcla aire-combustible y a la mayor temperatura en la cámara
de combustión, un rango de uso de etanol-gasolina efectivo, la cual sería la
mezcla E20.
El análisis de variación de consumo revela que las mejores mezclas
son del 20%, 50% y 30% de etanol, que muestran un consumo relativamente
bajo, destacándose desde los primeros registros con un rendimiento inferior
al de las demás mezclas y manteniendo esta tendencia a lo largo de las
mediciones. En la mezcla E20 hubo una disminución del consumo de
combustible en todos los regímenes de funcionamiento, destacándose y
siendo una de las mejores opciones.
Los resultados de esta investigación han demostrado que el uso de
mezclas de etanol, aún con desgaste y pérdida de compresión, influye
significativamente en el rendimiento del motor, el consumo de combustible y
la eficiencia de la combustión. La mezcla E30 es la más viable en cuanto a
las pruebas realizadas ya que tiene un equilibrio de torque y potencia
adecuado, una reducción de gases notable y un consumo de combustible no
tan elevado.
Recomendaciones
En la investigación de torque y potencia, las pruebas deben realizarse
en un vehículo sin desgaste significativo, ya que los residuos de carbonilla y
hollín acumulados en los pistones pueden sellar fugas de compresión. Las
mezclas con etanol, al limpiar estos residuos, pueden provocar pérdidas de
torque y potencia por la reducción de estanqueidad. Es importante considerar
este efecto para evitar interpretaciones erróneas en los análisis.
Antes de medir los gases emitidos por mezclas de combustible, es
esencial dejar operar el sistema un tiempo superior que en nuestra
investigación. Esto permite que el etanol, que actúa como limpiador, expulse
residuos acumulados en el escape, evitando mediciones alteradas o
inconsistentes. Este procedimiento garantiza mayor precisión en los
resultados.
Es recomendable que los equipos utilizados (dinamómetro automotriz,
analizador de gases), sean de centros que estén alineados con las
normativas y estándares técnicos establecidos por las autoridades
competentes, cumpliendo con las especificaciones vigentes en el país. Esto
no solo asegura la precisión de los datos generados y minimizando posibles
riesgos y garantizando la seguridad y el rendimiento óptimo de los vehículos.
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