Introduzione al GPL
Il GPL è un miscuglio di idrocarburi aventi un peso molecolare poco elevato con tre o quattro atomi di carbonio, cioè: propano, propilene, n-butano, isobutano, butano, in proporzioni variabili.
La fabbricazione di questo combustibile è derivata dal trattamento del grezzo nelle raffinerie e dalla separazione (degassificazione) del gas naturale (metano - etano).
I gas di petrolio liquefatti possono anche contenere deboli quantità di metano, d'etilene, di pentano e di pantene e, eccezionalmente, di idrocarburi come i butadiene, l'acetilene e metalcetilene.
Quest'ultimi idrocarburi sono presenti soltanto come sottoprodotti della produzione di oli per uso petrochimico.
Oltre agli idrocarburi, si troveranno così a volte composti solforati in quantità estremamente scarsa, ma che hanno una certa importanza per quanto riguarda la corrosività del prodotto.
Le principali caratteristiche
I GPL sono gas facilmente liquefabili alla temperatura ambiente ad una debole pressione (4-18 atmosfere): questa particolarità permette un immagazzinaggio ed un trasporto più semplici che per i gas non condensabili come il metano, l'etano, l'etilene, che esigono pressioni molto elevate per liquefarsi alla temperatura ambiente.
I GPL raffinati sono in generale quasi inodori ed estremamente infiammabili, riguardo alla loro grande volatilità. Possono dare, al contatto dell'aria, miscugli esplosivi. Per riconoscerli meglio o individuare eventuali fughe, si dà loro un odore particolare tramite sostanze adeguate (mercatori).
I GPL non sono realmente tossici: presentano al massimo un potere leggero come anestetizzanti, se sono inalati lungamente e possono causare emicranie e mali di stomaco.
Il GPL, quando è a contatto con l'aria ed in assenza di pressione evapora producendo freddo: al contatto della pelle, causa ustioni caratteristiche chiamate "ustioni fredde".
Le particolarità fisico-chimiche dei GPL dipendono dal tasso di diversi idrocarburi. I prodotti in commercio sono molto diversi gli uni degli altri. Inoltre, la loro tensione di vapore, il loro peso specifico e le loro proprietà antidetonanti sono molto sensibili alle variazioni della temperatura ambiente.
I metodi di calcolo del numero d'ottano sono recenti. Le prove hanno dimostrato che un indice di 92 deve essere considerato come il valore minimo per l'alimentazione delle automobili che utilizzano questo tipo di combustibile.
I Gpl che contengono propilene possono dare luogo a fenomeni di detonazione e di pre-scoppio tanto più sensibili se il tasso di compressione del motore è più elevato.
Si può dire altrettanto per i GPL ad alto tasso di butano.
A tale riguardo, la N-G-P-A, organismo incaricato in America dell'unificazione delle norme, prevede che i GPL (specifica HD-5) devono contenere un massimo del 5% in in volume di propilene.
Prezzi gpl / benzina
Per farvi un'idea dei prezzi riportiamo quelli in vigore al 20 Agosto 2006 sulla rete AGIP in modo da potervi fare dei calcoli:
Benzina Self Service 1,352 €/litro
Diesel Self Service 1,373 €/litro
GPL 0,649 €/litro
Costo dell'impianto GPL
Le tecnologie e leggi odierne rendono sempre più sofisticati e affidabili (e quindi anche costosi) gli impianti GPL. Il costo per la realizzazione dovrebbe variare molto indicativamente tra i 1000 e i 2000 euro, a seconda del tipo di macchina ed impianto scelti. Vi sono poi ditte che iniziano a rendere disponibili già 'dalla fabbrica' l'impianto GPL. In breve si può affermare che l'impianto GPL costa come il differenziale che c'è tra il listino nuovo di una vettura diesel ed una benzina.
Comprando la versione benzina risparmiate quel che serve per l'impianto e poi risparmiate sul pieno in seguito!
Comparativo con la benzina e rendimento del gpl
Il potere calorifico del GPL è praticamente uguale a quello della benzina se la esprime in kilocalorie per chilo di combustibile ma questi valori saranno molto diversi se sono espresse in kilocalorie per litro di combustibile liquido a 15 °C.
Questa diversità proviene dalla differenza di densità tra il GPL e benzina: in media, la densità a 15 °C del GPL è di 0.555 kg/litro e quella della benzina di 0.730 kg/litro.
Un motore alimentato con benzina sviluppa una potenza superiore dal 10 al 12% ma accusa anche un consumo specifico più elevato ed un rendimento globale più basso di un motore alimentato al GPL.
I poteri calorifici dei due combustibili sono praticamente uguali, la diminuzione di potenza constatata con il GPL è dovuta ad un riempimento inferiore dei cilindri, le cui cause sono: La presenza di un mescolatore tra il filtro ad aria ed il carburatore (la perdita di carico nel condotto d'aspirazione causa una diminuzione di potenza da 5 al 6%).
Il combustibile arriva già caldo nel carburatore mentre il miscuglio aria/benzina subisce un raffreddamento dovuto al calore latente di vaporizzazione della benzina.
La perdita di potenza registrata è di 5-6 %, d'altra parte, è inevitabile dato che, per garantire una relazione aria costante/combustibile, il dispositivo d'alimentazione deve inviare il GPL trovandosi già allo stato gassoso nella sezione più stretta del carburatore.
Un migliore rendimento per il GPL
L'aumento del rendimento globale del GPL rispetto alla benzina può spiegarsi con una migliore combustione dovuta ad una più grande omogeneità del miscuglio aria/gpl e con il fatto che la messa a punto del miscelatore, effettuato in modo da ottenere un massimo di potenza con un minimo di consumo, fornisce miscele leggermente più povere.
Ma, dato che i GPL di composizioni diverse hanno anche un peso specifico diverso, se ne segue un consumo in peso diverso per la stessa messa a punto del miscelatore.
Poiché si può considerare che ad una velocità costante la quantità d'aria richiesta dal motore è anche costante, una relazione aria/combustibile diverso corrisponderà ad ogni flusso di gas. Ne risulta che per GPL di composizioni diverse si otterranno consumi e rendimenti vari e questo non toglie nulla al fatto che con una messa a punto del miscelatore adeguato ad ogni tipo di gas, si registrerà sempre una potenza massima con un minimo di consumo.
Ammettendo dunque che l'uso dell'GPL causa una perdita di potenza dell'ordine del 12%, le installazioni di gas liquido permettono di ottenere, se sono bene regolate, un consumo specifico inferiore di combustibile, cioè un più grande numero di cavalli per chilo di GPL (peccato quindi che la benzina si paghi in litri!).
Vantaggi meccanici del GPL
Indipendentemente dal fattore esclusivamente economico, un'altra ragione dovrebbe fare preferire l'uso dell'GPL a quello della benzina: garantisce una longevità del motore superiore.
Essendo la sua combustione più completa di quella dei combustibili liquidi, ne risulta una diminuzione di depositi nella camera di combustione e sui pistoni: il funzionamento flessibile, senza detonazione, si traduce con migliori condizioni di lavoro delle bielle, dei cuscinetti e degli organi collegati.
La natura gassosa del combustibile alla sua entrata nel motore elimina l'azione di lavaggio delle pareti dei cilindri durante le fasi d'accelerazione, con una diminuzione apprezzabile dell'usura delle camice dei cilindri, dei pistoni e dei segmenti.
Le valvole e le candele, nonostante le temperature più elevate di funzionamento, hanno anche una durata più lunga.
L'impianto GPL
Il circuito d'alimentazione di un motore che funziona a gas liquido si compone di un serbatoio, di un filtro, di un regolatore di pressione, di un vaporizzatore, di un carburatore e delle canalizzazioni corrispondenti.
Il prelievo si effettua tramite un condotto che si immerge in fondo al serbatoio, dove il gas si trova sempre allo stato liquido. La parte superiore contiene soltanto vapori che non permetterebbero al motore di funzionare agli alti regimi.
Infine, se si prelevasse il GPL nella parte superiore del serbatoio, la composizione del gas liquido che resta si arricchirebbe gradualmente di butano, a causa dell'evaporazione più rapida del propano. Si otterrebbe così una diminuzione di pressione nel serbatoio ed una diminuzione del numero d'ottani del combustibile.
Attingendo il GPL liquido in fondo al serbatoio, il miscuglio resta dunque praticamente costante. Il GPL attraversa un primo filtro quindi passa, sempre allo stato liquido, nella parte ad alta pressione del regolatore (regolatore primario) dove la pressione è riportata a valori che variano da 0,3 a 0,7 kg/cm2, contro 10 a 14 kg/cm2 nel serbatoio.
Passa in seguito nel vaporizzatore (generalmente incorporato al regolatore di pressione): si tratta di una serpentina immersa nell'acqua calda che proviene dal motore, nel quale il GPL si trasformerà in gas.
Questo gas entra in seguito nella parte a pressione bassa del regolatore (regolatore secondario), che riporta la pressione ad un valore leggermente inferiore alla pressione atmosferica (5 mm circa d'acqua).
La regolazione di questa depressione è fondamentale per realizzare un dosaggio corretto del combustibile nel carburatore.
Il regolatore sarà sensibile alle variazioni della pressione atmosferica ed alla temperatura che agisce in modo che la pressione finale sia sempre leggermente inferiore alla pressione atmosferica per evitare che il gas sfugga liberamente nell'atmosfera durante il funzionamento del motore.
Dal regolatore secondario, il combustibile passerà nel carburatore in cui si effettuerà il miscuglio con l'aria che sarà aspirata nel condotto d'aspirazione.
