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GAS NATURAL
1.- ¿Qué es un vehículo
dual?
Es un vehículo de dos combustibles que puede operar indistintamente
ya sea con gas natural o con gasolina. Muchos de ellos se diseñan
para cambiar automáticamente a gasolina cuando el estanque de
gas natural se vacía. El rendimiento de estos vehículos
es variable dependiendo del tipo de motor. Como regla práctica
en términos equivalentes 1 m3 de gas natural reemplaza 1,13 lts
de gasolina.
2.- ¿Hay que modificar
el vehículo?
La instalación de un equipo de GNC no produce cambios en la mecánica
del vehículo pudiendo utilizarse el mismo indistintamente con
gasolina o gas, con solo accionar una pequeña llave electrónica
que se encuentra al alcance de la mano del conductor del vehículo.
En realidad cuando uno instala un equipo de G.N.V. en un vehículo
no lo convierte solo a gas natural comprimido, sino que lo convierte
en un vehículo dual gas-gasolina, con el correspondiente aumento
de autonomía.
Además los equipos de G.N.V. pueden ser retirados del vehículo
para ser reinstalados en otro sin ningún tipo de inconveniente,
quedando el vehículo de donde se lo retira en la mismas condiciones
que tenia originalmente para funcionar a gasolina.
3.- ¿La gasolina es mas segura que
el gas?
La gasolina por ser un combustible liquido en caso de un accidente se
derrama y genera un foco de peligro muy grande, en cambio el gas por
ser más liviano que el aire se volatiliza y se pierde en la atmósfera.
Al tener el G.N.V. un punto de ignición mayor que el de los combustibles
líquidos, la posibilidad de presencia de llama disminuye frente
a estos. Además al trabajar a presión, en caso de un accidente
la mezcla aire-gas es muy rica dificultando la posibilidad que se mantenga
la llama.
Por trabajar a 200 kg./cm² los elementos componentes del equipo
deben cumplir las más estrictas normas de calidad, los cuales
están diseñados para que resistan todo tipo de accidentes.
Por ejemplo el espesor de pared de un cilindro es varias veces superior
al de un tanque de gasolina convencional. Además la instalación,
reparación y habilitación de los equipos de G.N.V. esta
hecha por talleres especialmente habilitados para tal fin.
4.- ¿El G.N.V.
quita velocidad, potencia y pique?
Los motores de los vehículos cuando salen de fabrica están
preparados para funcionar con gasolina por lo cual al instalar el equipo
de G.N.V. se le adapta para ambos combustibles. Pero como las características
técnicas de la gasolina y el gas no son iguales no se puede obtener
una combustión optima en ambos combustibles. Pese a esta diferencia
un vehículo que se encuentre en optimas condiciones de encendido
y carburación, al cual se le realiza una buena instalación
con todos los componentes necesarios (P.ej. mezclador, variador de avance,
emuladores, etc.) puede tener una perdida de potencia no superior al
4 o 5%.
Esta perdida de potencia generalmente no es perceptible, por lo cual
el andar con un combustible u otro no presenta gran diferencia. En cambio
un vehículo con problemas mecánicos o con una mala instalación,
rara vez tendrá un buen funcionamiento. En este caso la perdida
de rendimiento se potencia haciéndose mas notoria la diferencia
entre un combustible y otro.
5.- ¿Cómo funcionan los Vehículos
a GNV?
La única diferencia principal entre un vehículo a gasolina
y un Vehículo a GNV es el sistema de combustible. El gas natural
se comprime a entre 3.000 y 3.600 psi (200 bar) y se almacena en el vehículo
en cilindros instalados en la parte trasera, en el chasis o en el techo.
Cuando el motor requiere gas natural, sale de los cilindros, pasa a través
de una válvula de bloqueo manual y se traslada a través
de un regulador de combustible ubicado en el compartimiento del motor.
El gas natural se inyecta a presión atmosférica a través
de un mezclador de gas natural especialmente diseñado, donde se
le mezcla adecuadamente con aire. El gas natural fluye entonces hacia
la cámara de combustión del motor y se inflama para crear
la energía requerida para la impulsión del vehículo.
Válvulas especiales operadas por solenoide impiden que el gas
entre al motor cuando éste está apagado.
6.- ¿Qué pasa con la potencia de los vehículos?
Los vehículos a gasolina que se han convertido a gas natural tienen
una pequeña pérdida de potencia cuando operan con gas natural;
sin embargo, los vehículos diseñados específicamente
para operar con gas natural no tendrán pérdida de potencia
y pueden incluso tener mayor potencia y eficiencia. El gas natural tiene
un índice de octano de 130, comparado con índices de octano
de 87 a 97 de la gasolina.
7. ¿Cuál es el equivalente de Km/m3 de gas natural en
comparación con gasolina?
Si el Vehículo a GNV es un modelo de equipo de fabricación
original, habrá sido diseñado para aprovechar lo mejor
de las excelentes propiedades del gas natural - o sea, tendrá una
mayor relación de compresión que el modelo a gasolina y
una puesta a punto distinta - y podrá esperar una mejora en comportamiento
y consumo de combustible sobre una base energética. Esto podría
alcanzar a un 5 % o más. Si el automóvil ha sido convertido
de gasolina a gas natural y puede optar por operar con cualquiera de
ellos (o sea, un vehículo de dos combustibles), entonces no será posible
aprovechar el mayor índice de octano del gas natural. En este
caso el cambio en consumo de combustible dependerá en gran medida
del diseño del vehículo y del motor y en el equipo de conversión
usado y de cómo está ajustado. En este caso se podría
esperar un aumento de consumo cercano al 5 % en el consumo. Sin embargo,
el afinamiento puede optimizarse a un rango particular de potencia y
velocidad y, si esto se consigue es posible lograr una pequeña
mejora. Podría haber más margen para lograrlo con un motor
de alta capacidad, con reserva de potencia. En un motor más pequeño
puede haber una baja notoria en potencia y el consumo puede aumentar
si trata de igualar el comportamiento original que el vehículo
tenía en carretera.
8. ¿Cómo se comportan los
tanques frente a un accidente?
Un cilindro de gas presurizado constituye probablemente el componente
más firme del vehículo. Vehículos que han sido totalmente
destruidos en colisiones muestran como único componente discernible
el cilindro de gas intacto. Es improbable que se rompan los cilindros
con el impacto de una colisión. Con respecto al peligro de fuego
derivado de un cilindro con filtraciones, todo lo que tenemos es la experiencia
a la fecha que indica que tal evento es poco probable. En Norte América
hubo un problema con un fabricante específico que tenía
filtraciones, pero nunca se ha producido un incendio. El riesgo de fuego
derivado de cilindros con filtraciones debe ser bajo ya que existe bastante
más de un millón y medio de instalaciones de vehículos
de gas natural comprimido en el mundo y que no han experimentado dicho
problema.
Vale la pena recalcar que el gas natural es más liviano que el
aire y, en la improbable eventualidad de una filtración de tubería
o de un contenedor, el gas se disipará rápidamente hacia
arriba. En el caso de gasolina y GPL el vapor emitido es más pesado
que el aire y tenderá a acumularse cerca del suelo. Aquí es
donde existe un fuerte riesgo de una fuente de ignición. En términos
generales el petróleo Diesel se le califica excelente en términos
de seguridad, pero la mayor parte de la gente califica el Gas Natural
a continuación.
9. ¿Cómo se comportan los Vehículos
a GNV en grandes alturas?
Existe un problema con el carburador mecánico estándar
de gasolina cuando se conduce a grande alturas, donde la densidad del
aire es más baja, y es que el motor opera con una mezcla progresivamente
más rica. La potencia disminuye tanto porque el motor está aspirando
menos oxígeno (debido a la densidad decreciente del aire con la
altura) como también porque un carburador actuado por venturi
proporcionará una mezcla más rica a medida que disminuye
la densidad del aire. Una conversión a gas natural, usando un
carburador mecánico típico con un dosificador tipo venturi
tendrá el mismo problema, de modo que en este sentido la situación
no será ni mejor ni peor. Pero es importante recordar que la potencia
de un motor a gas natural también decrecerá alrededor de
12 a 14 % porque el gas ocupa alrededor del 12 % del volumen de la admisión
y, por lo tanto, se tendrá menos aire u oxígeno. Por otro
lado existe la posibilidad de usar un sistema de dosificación
de gas natural electrónico operado por un sensor de oxígeno,
que mantendrá una relación aire/combustible constante con
la altura y esto resolvería el problema del enriquecimiento, pero
no la pérdida del 12 %.
10.- Velocidad de llenado y radio de acción.
Un llenado lento introduce más gas al estanque que un llenado
rápido. El motivo de esto es que a medida que el gas aumenta la
presión en el estanque, está en efecto comprimiendo el
gas que ya está ahí - y esto provoca un aumento de temperatura,
lo que a su vez reduce la densidad del gas. A medida que se enfría
el estanque disminuirá la presión. Si usa el sistema de
llenado lento hay tiempo para que el estanque llegue a equilibrio con
la temperatura ambiente y el resultado es una densidad más alta
y un llenado más completo.
Durante un llenado rápido, en el punto donde el gas entra al cilindro
(yendo de alta presión a una presión más baja) se
está expandiendo y enfriando. En el extremo opuesto del cilindro
el gas se está comprimiendo y calentando. Se observa esta diferencia
de temperatura durante unos 5 segundos, hasta que se alcanza un equilibrio
y la temperatura del gas dentro del cilindro aumenta uniformemente a
medida que se comprime. Tanto el cilindro como el gas estarán
relativamente tibios al final de un llenado rápido. A medida que
el cilindro y el gas se enfrían hasta la temperatura ambiente,
disminuye correspondientemente la presión
12. ¿Cuáles son las consideraciones
de seguridad con combustibles gaseosos?
Primero que todo, las normas de seguridad para todos los combustibles
- ya sean líquidos o gaseosos - asegurarán generalmente
que el riesgo de un incendio bajo condiciones normales de operación
sea realmente muy bajo. De modo que, en términos generales, es
en el evento de una colisión o falla del equipo que se presentará un
riesgo. Como sucede con la mayoría de los combustibles, el principal
riesgo proviene de una filtración - ya sea durante la operación
de llenado, durante la operación del equipo, en una colisión,
etc.
En cualquiera de estas situaciones debe existir la concatenación
de tres requisitos para que exista el potencial de un incendio o una
explosión. Primero la filtración del combustible, segundo
la situación donde la mezcla del combustible con aire sea una
mezcla que esté dentro del rango de inflamabilidad y, tercero,
que exista una fuente de ignición. A la mayoría de los
gases se le agrega un odorizante, de modo que una filtración pueda
ser detectada por gente en la vecindad.
Una vez que ocurre una filtración y se encuentra presente una
fuente de ignición - digamos una chispa o llama abierta de suficiente
energía - tiene que existir todavía una mezcla del gas
dentro del rango de inflamabilidad. La posibilidad de que se presente
esta mezcla inflamable es menor para gas natural que para GLP, ya que
el gas natural es más liviano que el aire y tiende a disiparse.
El vapor del GLP es más pesado que el aire y tiende a formar "pozas" cerca
del suelo. Es generalmente aceptado que los distintos combustibles automotrices
se clasifican, desde el punto de vista de seguridad, desde el petróleo
Diesel (el más seguro) hasta el GPL como el más peligroso,
con combustibles de alcohol, metano y gasolina en el medio del rango.
Pero en todos los casos se requiere una falla del equipo o un accidente
para que se presenten las condiciones para un incendio. Las medidas de
seguridad incluyen un estricto cumplimiento con las normas para la instalación
y operación de los equipos y la aplicación de cuidado y
sentido común.
13. ¿Es peligroso manejar con cilindros llenos de gas a presión?
Los cilindros se fabrican y prueban de acuerdo con normas muy estrictas
de seguridad y han resistido ensayos de resistencia severa bajo condiciones
mucho más exigentes que los estanques diseñados para almacenar
gasolina. Se usan cilindros de aluminio reforzado de paredes gruesas,
cilindros de acero o materiales 100 % compuestos para almacenar gas natural
vehicular como combustible automotriz. Se han sometido vehículos
a gas natural a colisiones de prueba hasta 84 Kilómetros por hora,
en los cuales los vehículos han quedado totalmente destruidos,
pero los cilindros de gas comprimido han mostrado muy poco o ningún
daño. Ensayos con fuego y dinamita han llevado a los cilindros
hasta temperaturas y presiones que exceden los límites especificados,
demostrando que los cilindros para gas natural vehicular son duraderos
y seguros. Naturalmente, como todo sistema de combustible, estos cilindros
no son indestructibles y deben inspeccionarse periódicamente para
asegurar que no han sufrido daños superficiales
14. ¿Dificulta la conversión de vehículos a gas
natural el tamaño y peso adicional de los cilindros?
Todos los combustibles alternativos - gas natural, GLP, electricidad
y alcoholes - adolecen de problemas asociados con el tamaño y
peso del almacenamiento de combustible. Para los Vehículos a GNV
el tamaño del cilindro es un factor en el proceso de conversión.
La instalación de los cilindros en automóviles con espacio
muy limitado inhibe la conversión. El peso adicional constituye
también un factor, especialmente donde el peso bruto del vehículo
es motivo de preocupación, tal como en buses urbanos y camiones
de basura. Pero existen muchas opciones para la instalación de
los cilindros y la industria está obteniendo una valiosa experiencia
de terreno, lo que le permite mejorar la instalación de los cilindros
en los vehículos. El desarrollo de "paquetes de cilindros" para
instalar debajo de los vehículos también ha llevado a mejoras
en el sistema de almacenamiento en los vehículos.
15. ¿Cuán bien funcionan los vehículos
de doble combustible gas/gasolina?
En términos de km por litro, un vehículo a gas natural
de servicio liviano obtendrá aproximadamente el mismo rendimiento
o ligeramente mejor en km/m3 con gas natural. El radio de autonomía
de cada vehículo dependerá por lo tanto del comportamiento
de un vehículo (km/lt) y de la cantidad de tanques de almacenamiento
a bordo.
En términos de potencia, los vehículos de dos combustibles
pierden alrededor de 5 % a 8%, porque el gas natural desplaza oxígeno
en la cámara de combustión del motor. La menor potencia
es menos notoria en motores de mayor capacidad, aunque los motores de
cuatro cilindros funcionan exitosamente a altas y bajas alturas y en
todos los extremos de temperatura. En términos de aceleración,
el índice de octano de 130 del gas natural contribuye a asegurar
un comportamiento cercano al de un vehículo a gasolina normal.
En los motores de servicio pesado, el comportamiento es levemente mejor
cuando operan con gas natural, debido a su mayor índice de octano,
en motores de mayor relación de compresión; sin embargo,
en motores de servicio pesado de gas natural que están diseñados
para operar con una relación aire/combustible pareja (o sea, estequiométrica)
los motores pierden algo de eficiencia térmica. Esto se traduce
en un consumo de combustible que, en algunos motores, ha sido hasta un
25 % mayor que su contrapartida Diesel. Pero nuevos enfoques que usan
mezcla pobre (menos combustible/más aire) o inyección de
combustible a alta presión están contribuyendo a mejorar
el comportamiento de estos motores más grandes. Como sucede con
el desarrollo de tecnologías con motores Diesel, los motores de
servicio pesado a gas natural siguen mejorando a medida que se refina
más la tecnología.
16. ¿Cómo mejorar la combustión
de gas natural en el motor?
Sería difícil tratar de 'mejorar' la combustión
de gas natural con un aditivo; quema muy bien de por sí cuando
está mezclado con la cantidad correcta de aire. El gas natural
se quema muy bien cuando, como cualquier otro combustible, se mezcla
uniformemente con aire en la relación correcta (relación
estequiométrica). Esta relación varía con la composición
del gas pero es de 10 a 1 (aire a combustible o relación A/C)
para un gas natural típico. Si se quiere extender el rango dentro
del cual se puede quemar sería posible ensayar la introducción
de algo de hidrógeno, el que se quema dentro de un rango de A/C
muy amplio, pero esto no tendría sentido.
Por otro lado se podría tratar de aumentar la velocidad de combustión,
particularmente si se usa en una situación de quemado pobre -
la que reduce la velocidad de combustión. En este caso existe
una variedad de técnicas que se pueden emplear. Generalmente puede
ser posible tener una mezcla más rica cerca del punto de ignición
- la bujía - y tener una mezcla más pobre más lejos
de la bujía; una carga estratificada, podría decirse. En
general, a medida que se hace más pobre la mezcla se reduce la
velocidad de la llama y, en este caso, se puede quedar con gas sin quemar
en las partes más remotas del cilindro. De modo que el sistema
requiere mucha investigación y desarrollo para poder optimizarse.
Una operación con mezcla pobre puede aumentar la eficiencia del
motor y en algunos casos, con un diseño de cámara de combustión
especial, se puede obtener un valor lamda de 1,5 (lo que implica un exceso
de aire de 50 %), con un aumento significativo en la eficiencia térmica
del motor.
De modo que, en términos generales, la velocidad de llama depende
de la relación Aire combustible, la temperatura y la turbulencia
en el cilindro y la forma del cilindro, y es lo más conveniente
experimentar con estos parámetros. O bien, colocar dos bujías
en un motor grande.
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