GPL - Definición - Significado

Sigla de los Gases del Petróleo Licuados o, según la expresión inglesa, LPG (Liquefied Petroleum Gases). Son una mezcla de hidrocarburos de bajo peso molecular con 3-4 átomos de carbono, o sea, propano, propileno, butano, isobutano y butenos en proporciones variables. La producción de este carburante resulta de la elaboración del crudo en la refinería y de la separación (desgasolinado) del gas natural (metano-etano).

A veces, pueden contener pequeñas concentraciones de metano, etileno, pentanos y péncenos, y, excepcionalmente, de hidrocarburos como butadieno, acetileno y metilacetileno. Estos últimos hidrocarburos están presentes solo como subproductos de la obtención de olefínas con fines petroquímicos (steam cracking).

Además de los hidrocarburos, pueden estar presentes compuestos sulfurados (mercaptanos y sulfuros de alquilo) en cantidades muy pequeñas, pero que tienen su importancia sobre las características organolépticas y sobre la corrosividad del producto.

Los GPL son gases fácilmente licuables a temperatura ambiente y a presiones moderadas (4-18 atm); ello permite utilizar sistemas de almacenamiento y de transporte más sencillos que los que requieren los gases incondensables, como metano, etano y etileno, que exigen presiones muy elevadas para poder ser licuados a temperatura ambiente. Generalmente los GPL refinados son casi inodoros, muy inflamables y, por su elevada volatilidad, pueden formar con el aire mezclas fácilmente explosivas o por lo menos peligrosas. Para prevenir esos riesgos, en los GPL para usos domésticos se introduce un odorizante, por ejemplo un mercaptano, con el fin de señalar la presencia de pérdidas de líquido o fugas de gas.

En la práctica, la riqueza media de propano es del 25 al 30%. Las variaciones de peso kilogramos de combustible qué se compran por cada litro pagado, son compensados sólo mayor potencia calorífica. Por tanto, conviene comprar siempre los GPL más ligeros (con los que funcione óptimamente con ellos) específico en mínimo elevados que se observan entre los distintos GPL comerciales y regular la instalación por si se respiran mucho tiempo, tienen un ligero efecto anestésico y pueden provocar dolor de cabezay molestias estomacales. En estado líquido, los GPL, cuando rebosan de cualquier recipiente a presión, se evaporan y originan un enfriamiento instantáneo; en contacto con la piel, producen las características «quemaduras frías».

Las propiedades fisicoquímicas de los GPL, como curva de destilación, presión de vapor, Peso específico, potencia calorífica, rendimiento en motores, etc., dependen de la composición de hidrocarburos de la mezcla, por lo que, a diferencia de las gasolinas, los GPL que Pueden adquirirse en el mercado son bastante distintos entre sí. Además, la presión de vapor, el peso específico y las propiedades antidetonantes de los GPL son características que varían sensiblemente al cambiar la temperatura ambiental o la composición.

A este respecto, sólo en los últimos años se han desarrollado metodologías estandarizadas idóneas para evaluar el número de octano de estos productos; esa metodología de laboratorio obliga a usar el tipo de motor ASTM-CFR en las condiciones de funcionamiento dictadas por Motor Method LP (NOMM).

Los GPL que contengan hidrocarburos olefínicos, especialmente propileno, pueden ocasionar fenómenos de detonación y autoencendido tanto más extensos cuanto mayores sean su contenido y la relación de compresión del motor. Lo mismo puede decirse de los GPL con elevado contenido de rabutano. A este respecto, en EE.UU., el organismo unificador NGPA (Natural Gas Processors Association) prescribe en los GPL (especificación HD-5) un contenido máximo de propileno del 5 % en volumen.

El valor de la potencia calorífica de los GPL es prácticamente igual que la de la gasolina si se expresa en kilocalorías por kilogramo de carburante, pero esos valores serán muy distintos si se expresan en kilocalorías por litro de carburante líquido a 15 °C. Esta aparente anomalía proviene de la diferencia de densidad existente entre los GPL y la gasolina; por término medio, la densidad a 15 °C de un GPL es de 0,555 kg/1, y la de la gasolina llega a 0,730 kg/1.

Comparando la gasolina con los GPL desde el punto de vista de prestaciones en el motor, en lo que concierna a potencia y consumo, se puede decir que el motor alimentado con gasolina presenta una potencia más elevada, del orden del 10-15 %, pero, igualmente, un consumo más alto y, por tanto, un rendimiento global más bajo. La disminución de potencia con los GPL, puesto que tienen una potencia calorífica prácticamente igual que la de la gasolina, debe achacarse a que el cilindro no se llena completamente y sus causas son:

- Presencia del mezclador intercalado entre el filtro de aire y el carburador que, al aumentar la pérdida de carga en el conducto de alimentación, provoca una disminución de la potencia de un 5-6 %, que no debe atribuirse al GPL, sino al sistema de alimentación. Una entrada de gas bien situada, obtenida perforando el carburador y aplicando una tobera que introduzca gas directamente en la sección más estrecha del tubo de Venturi, eliminaría notablemente dicha pérdida de potencia.

- Mezcla más caliente y, por tanto, menos densa, debido a que la vaporización del GPL tiene lugar en el reductor-vaporizador a expensas del calor del agua de refrigeración del motor. El GPL llega ya caliente al carburador, mientras que la mezcla de aire y gasolina es enfriada debido al calor latente de vaporización de la misma gasolina.

La pérdida de potencia debida a esta segunda causa es de un 5-6 % y resulta inevitable, pues, para garantizar la constancia de la proporción entre aire y combustible, el dispositivo de alimentación debe hacer llegar el GPL a la sección más restringida del carburador ya en estado gaseoso.

El aumento de rendimiento global del GPL en relación con la gasolina puede explicarse por la mejor combustión debida a una mayor homogeneización de la mezcla de gas y aire y porque la regulación del mezclador, hecha de manera que se consiga la máxima potencia con el mínimo consumo, suministra una mezcla ligeramente pobre, mientras que con la gasolina se obtienen siempre mezclas ricas. A una determinada regulación del mezclador se obtiene un caudal de gas prácticamente constante, independiente del tipo de GPL. Pero, puesto que los GPL con diferente composición poseen también distinto peso específico, resulta que, a una misma regulación del mezclador, se tiene un consumo en peso muy diferente.

Dado que a velocidad constante se puede considerar igualmente constante la cantidad de aire exigida por el motor, a cada consumo de gas corresponderá una relación aire/carburante distinta. En consecuencia, para cada GPL de distinta composición se tendrán consumos y potencias también distintos, pero, teniendo presente cuanto se acaba de decir, parece evidente que una regulación idónea del mezclador para cada tipo de gas permitirá obtener siempre la máxima potencia con el mínimo consumo con cualquier tipo de GPL.

No obstante, reconociendo que el GPL conduce a una pérdida de potencia del orden del 12%, las instalaciones con gas licuado permiten obtener, si son correctas, un menor consumo específico de combustible, o sea, una mayor potencia por kilogramo de GPL quemado.

Con el fin de evitar continuas regulaciones (que no todos los usuarios están capacitados para realizar) a cada suministro de GPL de distinta composición, éstos deberían tener un peso específico variable entre límites muy restringidos (+ 0,010 kg/l). En efecto, para los distintos tipos de GPL es posible comprobar un comportamiento diferente del motor y se tienen prestaciones inferiores, ya sea como potencia suministrada o como consumo, cuando la regulación del mezclador, óptima para el GPL de tipo A, permanece invariada para los B y C; en cambio, se conseguirán prestaciones óptimas también para los GPL tipos B y C, si se realizan las oportunas regulaciones.

Junto al motivo económico, existe otra razón para preferir el GPL a la gasolina: la mayor duración del motor, cuya vida queda notablemente alargada, del orden del 50 % o incluso más. La combustión de un GPL es más completa que la de los combustibles líquidos; de ahí que se produzcan menos costras en la cámara de combustión y en los pistónos. El funcionamiento suave, sin detonación, se traduce en un mejoramiento general de las condiciones de trabajo de los cojinetes, del cigüeñal y de las bielas, y de los elementos conexos.

La naturaleza gaseosa del combustible al entrar en el motor elimina la acción de barrido de los cilindros durante las aceleraciones fuertes, con la ventaja de reducir la abrasión en los cilindros, pistones y segmentos. También queda incrementada la duración de las válvulas y las bujías, a pesar de que funcionan a una mayor temperatura. Todo ello hace que las revisiones del motor vayan espaciándose, aumentando el intervalo entre una y otra entre un 50 y un 200 %.

Al no existir el barrido de los cilindros por el combustible, tampoco hay acción diluyente del lubricante que, si es idóneo, dura mucho más. En el funcionamiento con GPL, tiende a aumentar la viscosidad del aceite del motor. Esto es debido esencialmente a que, por el tipo particular de alimentación con la mezcla de aire y de gas, falta el efecto diluyente de la gasolina que, al descender por las paredes del cilindro, se mezcla con el aceite del cárter del motor. Por otro lado, tiene lugar una mayor oxidación del lubricante debido al calor que desde la culata se propaga al cárter del motor, calor que en el funcionamiento con GPL es algo más elevado, quedando reducido también el efecto aislante de las costras formadas en mínima cantidad en la parte alta de los pistones. En consecuencia, para evitar pérdidas de rendimiento, es necesario que el motor de GPL esté lubricado con aceite menos viscoso que el usado en-el motor de gasolina, por ejemplo, un SAE 30 en vez de un SAE 40, y que las reposiciones se realicen con aceite con graduación SAE inferior en una unidad respecto a la del aceite empleado para llenar.

A las ventajas que ofrece el GPL se opone un mayor desgaste de los asientos de las válvulas, lo que lleva consigo la falta de juego de taques, facilitando con ello la «quemadura» de las válvulas, puesto que permanecen parcialmente abiertas. Este fenómeno resulta favorecido cuando el motor se lubrica con aceite sin cenizas ni aditivos organometálicos. Por consiguiente, convendría que los taques hicieran siempre un poco de ruido.

Cuando la alimentación del motor pasa de gasolina a GPL conviene utilizar una bujía de grado térmico más frío. El motivo es que, mientras que con gasolina las paredes interiores del cilindro y de la cámara de explosión están mojadas por finísimas gotitas y por ende enfriadas, con el GPL este fenómeno queda muy reducido, calentándose, por consiguiente, mucho más tanto la cámara de explosión como la bujía, con lo cual se produce una chispa inadecuada. El funcionamiento óptimo puede recuperarse substituyendo las bujías por otras de grado más frío.

Naturalmente, en contra del GPL subsiste el dispendio de la instalación y las revisiones anuales teóricamente obligatorias. Para el futuro, considerando las ventajas que puedan derivarse del uso del GPL a efectos de la contaminación atmosférica (por ejemplo, en los autobuses urbanos), es probable que el gasto de estos productos aumente.

Generalmente, los reductores y el vaporizador están agrupados en una caja de aluminio dividida en compartimientos intercomunicados mediante una válvula. El reductor está constituido por dos cámaras, una que contiene el GPL y la otra en comunicación con la atmósfera, separadas por una membrana sobre la que actúa un muelle. Al aumentar la presión, la membrana se desplaza y cierra la entrada del gas. Asi se puede reducir la presión del GPL por debajo de la atmosférica.