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Los vehículos convencionales a diesel o gasolina pueden ser convertidos para usar combustibles alternativos. Los vehículos pueden ser convertidos para funcionar con una variedad de combustibles tales como metanol, etanol,y biodiesel. Sin embargo, nos enfocaremos principalmente en las conversiones al gas natural comprimido (GNC, o CNG - Compressed Natural Gas) y al propano (GPL o LPG - Liquified Petroleum Gas) ( 1 ) dado que ellos son los combustibles más comúnmente usados para este propósito.
La conversión de un vehículo en particular a un combustible alternativo puede hacerse mediante la alteración del sistema de motor existente (viejo) de manera que éste sea capaz de funcionar con el combustible alternativo, o cambiando el motor viejo por uno completamente nuevo optimizado para el uso del combustible alternativo. Esta última forma de conversión es conocida como potenciación o modificación (repowering) ( 2 ). A menos que se indique lo contrario, en esta sección se analizará la forma de conversión que usa el motor viejo ( w1 ).
Opuestamente a los buses de ciudad, las conversiones de camiones son menos comunes debido a que un camión, por lo general, opera en un área mayor con menores posibilidades de ser llenado de combustible. No obstante, el mercado para el uso de GNC como combustible para los camiones que recogen la basura o desperdicios está aumentando, pues ellos operan frecuentemente en un área limitada. Hay dos formas principales de hacer que un vehículo existente (en uso) de carga pesada sea capaz de funcionar con combustibles gaseosos.
La primera alternativa es convertir el motor al ciclo Otto, montando bujías de encendido y un nuevo sistema de control del motor. Esto se puede lograr tanto con un reemplazo del motor (repotenciación) o modificación de él. También, se deben instalar estanques de gas y las fijaciones relacionadas. El vehículo se hace un vehículo GNC (GPL) "dedicado" y su rendimiento (incluyendo emisiones y consumo de combustible) dependerá de la calidad de la conversión.
La otra alternativa es instalar un kit de conversión "de post venta". En este caso, el motor seguirá funcionando en el ciclo Diesel. El kit de conversión puede ser del tipo "fumigación", en que el gas y el diesel son mezclados antes de inyectarse a la cámara de combustión, o del tipo "inyección piloto", en que la inyección de diesel es retenida, correspondiendo al combustible requerido para mantener las condiciones de marcha en vacío, y la mezcla de gas/aire está diseñada para responder a todas las mayores exigencias de potencia.
En la conversión post-venta de un vehículo a gasolina, una serie de elementos de conversión (un kit de conversión) son agregados al vehículo de manera que pueda operar con el combustible alternativo.
El equipamiento de conversión de "fumigación" o "inyección piloto", generalmente, consiste en lo siguiente ( 1 ): estanques de combustible, líneas de combustible, un regulador de presión, y un mezclador o carburador para mezclar el combustible con el aire entrante.
La mayoría de estos kits de conversión incluyen un sistema electrónico para controlar la mezcla de combustible y aire para un rendimiento óptimo en términos de emisiones. Todo el equipamiento de control de emisiones debería permanecer en el vehículo ( 1 ).
Al convertir un motor diesel convencional, se deben realizar algunos pasos adicionales para encender el combustible, dado que el GNC tiene un índice octano muy alto pero un índice cetano muy bajo. Por lo tanto, los motores diesel convertidos de "fumigación" o "inyección piloto", frecuentemente, cuentan con alguna combustión de diesel para iniciar la combustión del GNC. Para la conversión "dedicada", esto se realiza con la instalación de bujías de encendido.
En las secciones acerca de Buses a GNC y Buses a GPL hay información acerca del potencial de reducción de emisiones de OEM (equipamiento manufacturado original), es decir, para buses nuevos o motores nuevos. La mayoría de las pruebas de emisiones se hacen en vehículos OEM (nuevos). El nivel exacto de emisiones de un vehículo convertido depende mucho del tipo y de la calidad de la conversión. De esta manera, los niveles de emisiones de "sistemas primitivos de conversión pueden ser significativamente más altos que aquellos de un motor a diesel"( 2 ).
La experiencia indica que es muy difícil encontrar historias exitosas de motores convertidos con relación a rendimiento de emisiones y rendimiento general del vehículo.
Las conversiones pueden ser de diseño y calidad variable. Instalaciones o afinamiento inapropiados del sistema convertido pueden llevar a una excesiva pérdida de potencia. La potencia y el rendimiento pueden ser optimizados ajustando la mezcla aire/combustible, la razón de compresión y el tiempo (timing) de ignición ( 1 ).
Al convertir o repotenciar los vehículos con motores GNC, es esencial no sólo enfocarse en el rendimiento de emisiones, sino que también en los aspectos de seguridad del vehículo. Puesto que la filtración de gas podría causar serios accidentes, se debe dar especial atención a las instalaciones de gas en el vehículo.
Dursbeck, Erlandsson y Weaver, en su estudio sobre el estado de la implementación del GNC como un combustible para buses urbanos en Delhi ( 2 ), reportaron que "no se han definido provisiones en las regulaciones existentes para la inspección de buses en uso después de la conversióna a GNC. Algunas conversiones evaluadas por nosotros muestran instalaciones seriamente deficientes. Para garantizar el cumplimiento de los buses convertidos con las especificaciones para el vehículo aprobado, consideramos altamente recomendable que todos y cada uno de los buses sean inspeccionados antes de permitirles entrar en servicio. Esta inspección puede ser vista como equivalente a las inspecciones de conformidad respecto a la producción (COP - Conformity of Production) que están previstas para los buses a GNC originales. Más aún, esto cumple con las normas respectivas en un gran número de otros países".
El retorno de inversión de una conversión depende de cuántas millas o kilómetros al año viaje el vehículo, de la economía del combustible, del costo inicial de la conversión, de los costos operacionales, y del valor de reventa del vehículo. El equipamiento de conversión agrega peso al vehículo y, por lo tanto, podría reducir la carga útil y aumentar ligeramente el consumo de combustible. Si el combustible alternativo es menos caro que el combustible convencional, sin embargo, el costo de conversión puede ser recuperado con el tiempo ( 1 ).
Debe hacerse notar que, así como con la reducción de emisiones, los costos de conversión pueden variar de acuerdo al tipo y la calidad. La conversión de un motor diesel a GNC dedicado es considerablemente más cara que la instalación de un "kit" de post-venta, como el arriba descrito.
Sin embargo, las conversiones o la repotenciación son, en la mayoría de los casos, lejos, menos costosas que la compra de vehículos OEM, o sea, manufacturados originales. La Confederación Australiana de la Industria de Buses ( w2 ) da algunas estimaciones de costo para la conversión de los buses diesel a GNC. La IEA estima que el costo de las conversiones de camiones diesel está en el mismo orden de costo que los buses de segunda mano en los países en desarrollo, es decir, entre US$ 10.000 y US$ 40.000 ( 3 ). Para una comparación de las estimaciones de costo de tecnologías vehiculares, vea también la Perspectiva General Tabular de Buses Más Limpios .
Hasta la primera mitad de los años 1990s, la mayoría de los vehículos a combustibles alternativos (AFVs - Alternative Fuel Vehicles) eran conversiones de vehículos a gasolina o diesel, y entre éstos, el GPL era el combustible más comúnmente usado. Hoy en día, sin embargo, esta situación ha cambiado, y las conversiones tienen un rol decreciente en el mercado, al aumentar el rango de vehículos a combustibles alternativos disponibles ( w1 ). Al mismo tiempo, el gas natural (GNC y GPL) está ganando importancia en el mercado de los combustibles alternativos. De todos los combustibles alternativos, el propano (GPL) tiene el más grande porcentaje de vehículos convertidos( w1 ). Esto se debe al gran número de coches de pasajeros convertidos con motores de gasolina.
Para información sobre experiencias con conversiones a GNC, vea también la descripción del caso de GNC en Delhi.
Del mismo modo que con los vehículos manufacturados originales (OEM), los obstáculos para la masificación de vehículos convertidos para hacer uso de combustibles alternativos incluyen la incompleta infraestructura de abastecimiento de combustible (tuberías de gas, estaciones de abastecimiento de combustible), como también la demanda de conocimientos adicionales acerca de su manejo, inspección y mantenimiento, métodos de reparación, materias de seguridad, etc. (vea también las páginas sobre bus a GNC y bus a GPL). Más aún, los chequeos de calidad son de la más alta importancia, dado que las conversiones pueden incrementar las emisiones si se llevan a cabo inadecuadamente. En general, para asegurarse de que se obtengan las deseadas reducciones de emisiones, el reemplazo de los motores existentes de buses diesel por nuevos motores con combustibles alternativos es la opción preferida, a pesar del aumento de costos relacionado con las conversiones.
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