Los motores de gas, en el contexto automotriz, son motores de combustión interna diseñados o adaptados para funcionar con combustibles gaseosos, principalmente Gas Natural Comprimido (GNC) o Gas Licuado de Petróleo (GLP). Estos combustibles, en lugar de encontrarse en estado líquido como la gasolina o el diésel, se almacenan en forma gaseosa o en estado licuado a presión, y se utilizan para alimentar motores de ciclo Otto mediante una mezcla aire-combustible que es encendida por chispa.
El uso de gas como combustible en vehículos no es nuevo, pero ha tomado mayor protagonismo en las últimas décadas debido a su menor impacto ambiental, su coste más bajo por kilómetro recorrido y la abundancia de reservas naturales en muchas regiones. Tanto el GNC como el GLP ofrecen características específicas en cuanto a almacenamiento, poder calorífico, comportamiento en la combustión y exigencias técnicas del sistema de alimentación, lo que implica ciertas adaptaciones respecto a los motores convencionales.
Principio de funcionamiento y características técnicas
El principio de funcionamiento de un motor alimentado por GNC o GLP es prácticamente el mismo que el de un motor de gasolina de ciclo Otto. El gas es mezclado con aire en proporciones controladas, y esa mezcla es comprimida en el cilindro y encendida mediante una bujía. La combustión libera energía que es transformada en trabajo mecánico a través del movimiento del pistón. Sin embargo, el comportamiento del gas como combustible cambia algunas variables clave del proceso, como la velocidad de combustión, la resistencia a la detonación y la proporción aire-combustible ideal.
En términos de densidad energética, tanto el GNC como el GLP poseen un contenido calórico menor que el de la gasolina. Esto significa que, a igual volumen de mezcla, se obtiene una potencia ligeramente inferior en motores originalmente diseñados para trabajar con combustibles líquidos. Para compensar esta diferencia, algunos motores dedicados a gas están optimizados en relación de compresión, mapeo de encendido e inyección, lo que les permite aprovechar mejor las propiedades del combustible gaseoso.
Una característica técnica destacada de los combustibles gaseosos es su alto octanaje, lo cual permite trabajar con relaciones de compresión mayores sin riesgo de detonación. En motores preparados específicamente para funcionar a gas, esto se traduce en una mejora de la eficiencia térmica. En los motores convertidos, en cambio, se suele mantener la relación de compresión original, lo cual permite alternar entre gasolina y gas, pero no explota completamente el potencial del combustible gaseoso.
Gas Natural Comprimido (GNC)
El Gas Natural Comprimido está compuesto mayoritariamente por metano, un hidrocarburo simple que se encuentra en forma gaseosa a temperatura ambiente. Para su uso en vehículos, debe almacenarse en tanques de alta presión, típicamente entre 200 y 250 bar, lo que requiere estructuras reforzadas y sistemas de seguridad específicos.
El GNC se caracteriza por su alta resistencia a la detonación, lo que permite ajustes de avance más agresivos y una combustión más limpia. Además, su composición química produce una menor emisión de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos sin quemar, por lo que está considerado uno de los combustibles fósiles más limpios disponibles actualmente. En contrapartida, su densidad energética por litro es considerablemente menor, lo que se traduce en una autonomía reducida si se lo compara con la gasolina o el diésel. Esta limitación ha sido parcialmente compensada con la evolución en el diseño de tanques de almacenamiento y la eficiencia de los sistemas de inyección de gas.
Desde el punto de vista técnico, el GNC suele ser introducido en la admisión a través de sistemas de inyección secuencial, que funcionan de manera similar a la inyección de gasolina. En instalaciones más modernas, cada inyector de gas está comandado por una central electrónica que replica los tiempos de inyección de la ECU original, adaptando la cantidad de gas inyectado a las necesidades del motor en tiempo real.
Gas Licuado de Petróleo (GLP)
El Gas Licuado de Petróleo es una mezcla de propano y butano, que puede mantenerse en estado líquido a presiones moderadas, por debajo de los 10 bar. Esta propiedad permite su almacenamiento en tanques más compactos y ligeros que los requeridos para el GNC, lo que ha facilitado su adopción especialmente en aplicaciones urbanas y comerciales, así como en flotas de taxis y vehículos de reparto.
El GLP posee un poder calorífico mayor que el GNC y ofrece un rendimiento más cercano al de la gasolina en términos de potencia y autonomía. Su comportamiento en la combustión es limpio, con bajo contenido de carbono y mínimas emisiones de partículas. En muchos países, el GLP se encuentra más disponible que el GNC, y su infraestructura de carga resulta más accesible, lo que ha impulsado su uso en regiones donde el gas natural no está fácilmente distribuido.
Técnicamente, el sistema de inyección de GLP puede ser de fase líquida o gaseosa, dependiendo del diseño. En sistemas de fase líquida, el gas es inyectado en estado líquido dentro del múltiple de admisión, lo que permite una refrigeración adicional del aire de admisión y mejora la densidad de mezcla. En sistemas más simples, el gas se vaporiza previamente y se dosifica en fase gaseosa, lo que reduce la complejidad pero también limita el control de la mezcla en condiciones variables.
Adaptaciones mecánicas y consideraciones en motores duales
La conversión de un motor de gasolina a gas implica la incorporación de componentes específicos, como los inyectores de gas, el regulador de presión, la unidad de control electrónica del sistema de gas, y los elementos de seguridad asociados al almacenamiento y la distribución del combustible. En general, la conversión no requiere modificar el bloque del motor ni los elementos mecánicos principales, aunque la elección del material de los asientos de válvula y la lubricación específica son aspectos que deben considerarse, especialmente en motores que funcionarán por largos periodos exclusivamente a gas.
El uso de gas como combustible tiende a generar una temperatura de combustión más alta, lo que puede incrementar el desgaste en válvulas de escape si no se utilizan materiales adecuados o si no se aplica un sistema de lubricación suplementaria, como los inyectores de aditivos para asientos de válvula. En motores preparados de fábrica para trabajar con gas, este aspecto se encuentra ya resuelto desde el diseño, mientras que en conversiones posteriores debe evaluarse caso por caso.
En motores bi-fuel, es decir, aquellos que pueden funcionar tanto con gasolina como con gas, el sistema de control electrónico debe gestionar la transición entre combustibles de manera suave, manteniendo la seguridad, la eficiencia y el confort del conductor. La estrategia de arranque suele darse en gasolina, especialmente en climas fríos, y luego se realiza el cambio automático a gas una vez alcanzada cierta temperatura del refrigerante.
Conclusión
Los motores de gas, ya sean alimentados con GNC o con GLP, representan una alternativa eficiente, limpia y técnicamente viable a los combustibles líquidos convencionales. Su implementación requiere un enfoque integral que contemple el tipo de gas utilizado, las características del motor, el sistema de alimentación y las condiciones operativas. Para el ingeniero mecánico automotriz, conocer en detalle el comportamiento de estos combustibles, las diferencias entre GNC y GLP, y los aspectos técnicos de la conversión y mantenimiento, es fundamental para diseñar, diagnosticar o mejorar soluciones motrices que respondan a las exigencias actuales de sustentabilidad, economía y rendimiento.
