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GNC en Vehículos de
Carga y Pasajeros
Conceptos Técnicos
El GNC Gas Natural comprimido se ha posicionado como el combustible preferido para vehículos livianos superando las expectativas originales, debido a su bajo costo comparado con los combustibles alternativos.
Esta situación presenta una gran oportunidad para convertir un importante parque de vehículos pesados dedicados al transporte de cargas y pasajeros de corta, media y larga distancia.
A continuación, se presentan distintas tecnologías para la utilización del GNC en motores pesados.
VEHICULO diseñado de fábrica para operar con GNC. En Argentina se dispone de un solo desarrollo efectuado por la firma El Detalle, basándose en el chasis OA 101 al que se le monta un motor Cummins turbo intercooler de 5,9 litros de cilindrada, dedicado a GNC de 230 HP. La relación de consumos que se registra es de 1,23 m3/lt de gasoil consumido por el bus diesel de referencia.
Motor bajo Ciclo Otto apto para operar sólo con GNC (Consume 100% de GNC). Relación de compresión (De 12:1 a 14:1) inferior al diesel, y superior al naftero (<10:1) para mejorar el rendimiento térmico del motor usando GNC. Recientemente se homologó en EEUU el primer motor dedicado que opera bajo Ciclo Diesel.
Consiste en reemplazar el motor original diesel del vehículo por otro 0 Km. dedicado a GNC. Se desmontan todos los accesorios necesarios para funcionar con gasoil y se instalan reguladores, cilindros, cunas, etc, correspondientes al equipo de GNC. Actualmente la repotenciación de los vehículos se efectúa con motores sobre la base del motor OM 366 (Mercedes Benz) aspirado, en reemplazo de motores diesel OM 352, OM366, Deutz, etc.
Los últimos desarrollos sobre el motor OM 366 aspirado cuentan con encendido electrónico y una potencia de 160 HP a 2600 RPM. Se han realizado sobre motores, afectados al transporte escolar, transporte público de pasajeros y servicio de recolección de residuos.
La relación de consumos registrada respecto del motor diesel de referencia: de 1,05 a 1,15 m3/lt de gasoil.
Consiste en el cambio de ciclo termodinámico del motor, pasando del Ciclo Diesel al Ciclo Otto, quedando el motor dedicado a GNC. Dependiendo del sistema se instalan pistones, tapa de cilindros nuevos, como también un sistema de encendido y gestión del motor, desmontándose bomba inyectora, inyectores de gasoil, tanque de gasoil, etc. Los desarrollos actuales se basan en los motores OM 352 aspirado, OM 366 aspirado, OM 366 Turbo Intercooler.
Motor OM 366 aspirado: los desarrollos que se aplican sobre este motor obtienen una potencia de 150 HP. Relación media de consumos declarada: de 1 a 1,10 m3 de GNC por cada litro de gasoil del vehículo diesel de referencia.
Motor OM 352 aspirado: Se obtienen una potencia de 140 HP. La relación media de consumos resulta de 1,20 m3/lt de gasoil del vehículo diesel de referencia.
Motor OM 366 Turbo Intercooler: Se obtiene una potencia de 210 HP. La relación media de consumos resulta de 1,17 m3/lt de gasoil del vehículo diesel de referencia
El sistema Dual o Diesel-Gas permite alimentar en forma dual, ambos combustibles, en los motores de ciclo Diesel y reducir el consumo de Gasoil entre un 50% a 80 % dependiendo de la tecnología aplicada, el tipo de motor, potencias, y el uso del vehículo, sin recurrir a modificaciones en el motor y manteniendo la performance del mismo. Admite que el motor trabaje con una mezcla continua de Gas / Gasoil o solo con combustible liquido. La regulación de flujos de combustible es automática.
La aplicación es a todo tipo de motor diesel, ya sea estacionario o vehicular.
El funcionamiento se basa para su operación en la sustitución de una cantidad de combustible lÍiquido por una equivalente de combustible gaseoso, pero no reemplaza ni altera ni completamente al liquido como ocurre en la conversión de un ciclo Otto.
La temperatura que se necesita para la ignición del gas natural es mas alta que la requerida para el gasoil, por lo tanto la sustitución completa del gasoil no es posible durante la operación normal del motor diesel. La alta compresión de los motores genera suficiente temperatura para la ignición de la mezcla gasoil / aire, sin embargo no es suficiente para la ignición del gas natural. Para ello se inyecta una reducida cantidad de gasoil dentro de la cámara de combustión. El gasoil se enciende de la misma manera que lo hace cuando esta operando en forma normal, creándose una fuente de ignición para el gas natural.
El sistema consiste en la incorporación de un kit de GNC externo donde se mezcla el gas con el aire en relación adecuada para la combustión e ingresa al motor. Mientras el motor funciona bajo modalidad dual este consume una mezcla variable de GNC y gasoil, la cual depende de las condiciones de operación del mismo. Mientras funciona en ralentí el motor consume mayormente gasoil. A medida que se incrementa el régimen se incrementa el suministro de gas natural. El gasoil actúa como piloto para el encendido de la mezcla. Se mantiene el ciclo diesel, erogando el motor similar potencia y torque tanto bajo modalidad dual como operando sólo con gasoil.
En la actualidad los desarrollos tecnológicos realizados se encuentran aplicados sobre camiones: IVECO Eurotrucker (410 CV), Scania 114 (330 CV) y Scania 113 (310 CV) entre otros.
Algunos beneficios del sistema son:
- Reduce los gastos de combustible y costo de operación.
- Se respeta el sistema original del motor.
- Eliminación de un gran porcentaje de los humos de escape contribuyendo a la protección
ambiental.
- Menor costo de mantenimiento como consecuencia de que el gas alarga la vida útil de los
lubricantes.
- Menor desgaste del motor.
- Bajo costo de instalación.
- No disminuye la potencia del motor.
Mitos y realidades sobre los autobuses urbanos de GNC (*):
Realidad
1: Los autobuses de GNC virtualmente no emiten partículas u hollín negro visible del tubo de escape. En pruebas realizadas con el dinamómetro, los autobuses de GNC consistentemente emiten considerablemente menos partículas que los autobuses de diesel. Por ejemplo, pruebas con los autobuses comerciales, En ciclo de manejo demostró una reducción del 97% en partículas y una reducción del 58% en óxidos de nitrógeno (NOx) en autobuses circulando a partir de GNC en vez de diesel. La cantidad de partículas asociada con el GNC generalmente se atribuye a consumo de aceite lubricante en el cárter del motor, no al combustible.
Realidad
2: Aún cuando los autobuses de GNC emiten más del 90% menos de masa de partículas que los convencionales de diesel, las partículas que se emiten pueden ser de menor tamaño. Sin embargo, los primeros estudios que han comparado el GNC con las partículas de diesel han arrojado conclusiones contradictorias. Se están desarrollando técnicas para medir mejor la distribución de los tamaños de partículas y comprender cómo afectan los procedimientos de pruebas a esa distribución.
Realidad
3: El gas natural de por sí tiene menores emisiones de dióxido de carbono que el diesel.
Considerando el ciclo DE VIDA total de de ambos COMBUSTIBLES, diesel y GNC, incluyendo las emisiones producidas durante la producción, EL TRANSPORTE, LA DISTRIBUCIÓN Y EL CONSUMO de combustible, SE ESTIMA QUE LOS los autobuses de GNC tIENEN UN total de emisiones de gas EFECTO invernadero muy semejantes, sino ligeramente mejores, que las de los autobuses de diesel, a pesar de emitir niveles más altos de metano.
Realidad
4: Los autobuses de GNC cuestan aproximadamente UN 25% más que un autobús convencional diesel (dependiendo del modelo y cualquier equipo especial que pudiera ordenarse), pero el combustible GNC cuesta menos que el combustible diesel. Mayores ahorros en el costo del combustible podrían brindar retribuciones aún más pronto.
Realidad
5: Las emisiones de los motores diesel de los autobuses nuevos han mejorado muy significativamente en los últimos 10 años, siendo la mayoría producto del diseño mejorado del motor. A futuro, es casi seguro que los motores diesel tendrán que depender de dispositivos para control de emisiones con el fin de reducir aún más las emisiones. Sin embargo, la durabilidad de estos dispositivos para controlar emisiones que se usen en autobuses de diesel depende en gran manera de la calidad del combustible, LA CUAL está por definirse. En caso de que estos dispositivos se degraden al envejecer y acumular kilometraje los autobuses, las emisiones futuras serán mucho mayores, similares a las de los grandes emisores que se observan entre las flotillas antiguas que rondan nuestras calles hoy en día. Así mismo, los autobuses de diesel emiten sustancias tóxicas (como el benceno y el 1,3 butadieno) y los autobuses de GNC no. Con base en las pruebas disponibles actualmente, SE ESTIMA que los autobuses de GNC siempre tendrán ventajas en cuanto a partículas y emisiones tóxicas en comparación con los autobuses de diesel porque la combustión de gas natural de por sí produce niveles más bajos de estas emisiones.
Realidad
6: Las pruebas de autobuses prototipo utilizando tecnologías avanzadas de control de emisiones y combustible diesel experimental ultra bajo en azufre han mostrado niveles de emisiones de partículas parecidos a los de motores de gas natural, que necesitan solamente una cantidad mínima de control de emisiones del escape. Sin embargo, las emisiones de NOx de estos autobuses eran más altas que las de los autobuses de GNC. Además, el combustible de diesel especial requerido, , presumiblemente no estará disponible comercialmente en todo el país hasta dentro de varios años. Más aún, con todo y el uso de combustible diesel ultra bajo en azufre, los dispositivos de control de emisiones del gas natural muy probablemente serán más económicos y duraderos que los diseñados para motores diesel simplemente porque de por sí hay menos NOx y partículas que controlar EN el gas natural y también debido a que el gas natural tiene menos contaminantes que degraden estos dispositivos.
Realidad
7: La tecnología para fabricar tanques de GNC es muy conocida y madura. En caso de una colisión vehicular, los tanques de combustible de GNC son mucho más fuertes y seguros que los de diesel o gasolina. En los pocos casos en que hubo fallas en tanques de GNC se estudiaron cuidadosamente y los problemas, mayormente relacionados con falla del cinturón de soporte o abrasión del tanque durante la operación normal, ya se han remediado.
Realidad
8: Los autobuses de GNC presentan inquietudes de seguridad diferentes a los autobuses de combustible diesel, pero en términos generales, no hay pruebas que los autobuses de GNC presenten un riesgo mayor de incendio o explosión que los autobuses de diesel. Los autobuses de gas natural tienen equipos de seguridad diseñados especialmente para garantizar una operación segura.
Realidad
9: Los mecánicos deben tener muchas habilidades para dar mantenimiento a los dos tipos de autobuses. Deben estar familiarizados con las propiedades de cada tipo de combustible y deben recibir la capacitación correspondiente a cada sistema (de la misma manera que los mecánicos de diesel deben tener capacitación distinta a la de quienes trabajan solamente con vehículos de gasolina).
Realidad
10: Los motores de GNC tienen encendido por chispa y por lo tanto, requieren mantenimiento periódico del sistema de encendido (bujías, cables, etc.). Los motores de diesel no usan bujías, así que este tipo de mantenimiento les es innecesario. Como resultado del proceso más limpio de combustión que tiene el GNC, la contaminación del aceite lubricante del motor se reduce considerablemente en comparación con el diesel. En consecuencia, algunos fabricantes de motores básicamente han duplicado el intervalo recomendado para efectuar cambios de aceite en motores de GNC. Los propietarios de autotransportes públicos que contratan terceros para analizar la calidad de su aceite avalan este rendimiento. Al tener menos cambios de aceite se logran ahorros en el costo a granel del aceite, los filtros, disposición final de desechos peligrosos y mano de obra. Esta operación interna más limpia produce menor desgaste del motor. La limpieza en el taller, el compartimento del motor y los lugares donde se estacionan los autobuses también es menor porque el GNC no produce depósitos de partículas.
Realidad
11: Los autobuses de GNC sí pesan más que los autobuses convencionales de diesel.
Ello se debe al peso adicional de los tanques del combustible GNC. Sin embargo, los tanques de
GNC fabricados con materiales compuestos de fibra de carbono son considerablemente más ligeros que los tanques metálicos. Sin embargo, el desgaste adicional en autobuses más pesados no se ha determinado en la práctica real. Las llantas, sistemas de frenos y demás equipos están diseñados y dimensionados para cumplir con la clasificación de carga total del autobús y los pasajeros. Los autobuses asignados a rutas de caminos en condiciones difíciles, pronunciada inclinación, y conductores con costumbres de frenado agresivo manifiestan los patrones de mayor desgaste, independientemente de su tipo de combustible.
Con demasiada frecuencia se simplifica de más la información donde se comparan los autobuses de gas natural y los de diesel. Los autobuses de gas natural en este momento ofrecen ventajas en cuanto a las emisiones, comparados con los autobuses de diesel. Los autobuses de gas natural sí cuestan más al comprarlos que los autobuses convencionales de diesel, documentando costos operativos semejantes o más bajos que éstos.
Se necesita un esfuerzo a conciencia para implantar un programa de autobús limpio.
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