Como funciona o gás liquefeito de petróleo

Um frentista de posto de gasolina enche um táxi com gás liquefeito de petróleo. Veja fotos de veículos de combustível alternativo.- LUIS LIWANAG / AFP / Getty Images

-O gás liquefeito de petróleo, ou gás LP, é um dos combustíveis alternativos mais comuns usados ​​no mundo hoje. Na verdade, em muitos lugares, não é um combustível alternativo: o gás LP é um esteio para aquecer e cozinhar em certas áreas da Índia e em algumas áreas rurais dos Estados Unidos. Quando você cozinha em um acampamento ou no quintal usando uma churrasqueira a gás ou fogão de acampamento, está usando alguma forma de gás LP. Conhecido por sua versatilidade e eficiência, atualmente o gás LP parece uma fonte atraente de energia para pessoas que estão fartas de contas de aquecimento altas e preços exorbitantes na bomba de gasolina.

Galeria de imagens de veículos de combustível alternativo

-

Neste artigo, descobriremos de onde vem o gás LP, para que ele é usado e como você pode converter seu carro para funcionar com esse combustível mais leve e mais barato. -

Existem dois gases LP que podem ser armazenados na forma líquida com pressurização apenas moderada -- propano e butano. Isobutano, que tem a mesma fórmula química simples do butano, mas tem uma estrutura química diferente, também é usado. Normalmente, butano e isobutano são misturados com propano em várias proporções, dependendo do uso pretendido do combustível.

Propano é particularmente útil como combustível portátil porque seu ponto de ebulição é

-44 F (-42 C). Isso significa que, mesmo em temperaturas muito baixas, ele irá vaporizar assim que for liberado de seu recipiente pressurizado. Isso resulta em um combustível de queima limpa que não requer muitos equipamentos para vaporizá-lo e misturá-lo com o ar. Um bico simples será suficiente.

Butano o ponto de ebulição é de aproximadamente 31 F (-0,6 C), o que significa que não evaporará em temperaturas muito frias. É por isso que o butano tem usos mais limitados e é misturado ao propano em vez de ser usado sozinho.

Uma única libra de propano pode gerar 21.548 BTU (British Thermal Units) de energia, enquanto o butano pode produzir 21.221 BTU por libra [ref]. Para efeito de comparação, aqui está como os Gases LP se empilham com outros combustíveis em termos de energia:

• Propano: 21.500 BTU por libra
• Butano: 21.200 BTU por libra
• Gasolina: 17.500 BTU por libra
• Carvão: 10.000 BTU por libra
• Madeira: 7.000 BTU por libra

Na próxima seção, descobriremos de onde vem o gás LP.

Etano e Metano?

O termo "gás de petróleo liquefeito" às vezes se refere a qualquer gás combustível que existe na forma de gás em temperaturas e pressões normais - ou seja, gases com um ponto de ebulição relativamente próximo à temperatura média da atmosfera da Terra. Segundo essa definição, tanto o etano quanto o metano são gases LP. No entanto, de acordo com a Enciclopédia de Métodos e Equipamentos do LP Gas Man, "as pressões necessárias para liquefazer [etano e metano] e a quantidade de metal necessária para mantê-los sob essas pressões torna seu manuseio em quantidades comerciais impraticável".

As refinarias de petróleo produzem gases LP no processo de produção de outros combustíveis mais comumente usados. Foto cedida pela Phillips Petroleum Company

O gás LP é um combustível fóssil, como o petróleo e o gás natural. Ele pode ser refinado do petróleo e do gás natural da mesma forma que a gasolina é refinada do petróleo bruto. Embora a maioria das empresas de energia não se concentre em gases LP, elas os produzem, no entanto, porque são um subproduto do processo de refino de outros combustíveis.

Quando uma empresa de energia atrai gás natural do solo, cerca de 90% é metano. O resto está na forma de vários gases LP, que a empresa separa do metano antes que o metano seja alimentado em dutos para uso em nossas casas. A quantidade de gás LP que vem do gás natural varia, mas geralmente é de 1 a 3 por cento [ref].

Gases LP são separados de óleo cru, também. O processo de refino produz cerca de 3% de rendimento de gases LP, embora se as refinarias fossem reequipadas para se concentrarem na extração de gás LP, esse número poderia chegar a 40% [ref]. Veja Como funciona o refino de petróleo para saber mais sobre o processo.

A seguir, descobriremos alguns dos muitos usos do Gás LP.

A descoberta do Gás LP

Inicialmente, a indústria do gás natural teve problemas com os compostos "extras" contidos no gás. O propano e o butano eram instáveis, evaporavam facilmente e criavam pressões de vapor mais altas ao armazenar e transportar o gás natural. A primeira solução foi simplesmente "intemperizar" o gás natural, permitindo que os gases LP fervessem para a atmosfera.

Dr. Walter Snelling, um inventor e cientistas que trabalharam para o US Geological Survey, começaram a fazer experiências com as formas condensadas desses resíduos em 1910. Em 1911, ele havia produzido amostras de propano e butano e já havia imaginado um sistema de armazenamento e distribuição para esses combustíveis . Em 1913, ele recebeu uma patente por seu método de produção de gases LP [ref].

Isqueiro a propano e fogão a propano Foto cedida pela Amazon.com

O gás LP é fácil e seguro de armazenar, o que o torna um combustível muito portátil. Ele tem sido utilizado para muitas aplicações diferentes, algumas das quais você provavelmente já usou. Isqueiros pequenos e descartáveis ​​de butano usam o gás LP que você provavelmente verá diariamente. Eles contêm uma mistura de butano e isobutano.

Se você tem uma churrasqueira a gás portátil ou se vai acampar em um trailer ou trailer, também usa gás LP. O tanque de gás recarregável em sua churrasqueira usa propano, e os tanques de propano em seu motorhome podem alimentar uma fornalha, aquecer um tanque de água quente ou até mesmo ligar a geladeira e o freezer. Pequenos tanques de combustível de camping disponíveis na maioria das lojas de artigos esportivos também usam propano. Os bicos dos tanques foram padronizados em toda a indústria de camping, portanto, esses tanques podem ser acoplados a fogões de acampamento, lanternas, pequenos aquecedores de água e uma variedade de outros dispositivos.

O propano é útil em qualquer situação em que o combustível seja necessário, mas não é prático (ou possível) instalar linhas de gás natural no local. Você pode encontrar GLP em barcos, cabanas isoladas e alojamentos de caça ou em áreas rurais que não são servidas por empresas comerciais de energia. Em países como a Índia, onde algumas grandes cidades não têm gás natural confiável ou outro serviço de combustível, o gás LP representa a maior parte do mercado de energia. As necessidades diárias de aquecimento e cozimento são fornecidas por propano em vez de óleo ou carvão.

O gás LP não é apenas para uso doméstico e de lazer, no entanto. Muitas indústrias usam o gás LP como fonte de calor para processamento de metal, vidro ou cerâmica. Muitas empilhadeiras industriais são movidas a gás LP, porque o gás LP fornece energia suficiente para fazer levantamentos pesados, gerando gases e poluentes reduzidos em depósitos confinados.

Um dos usos de maior crescimento do gás LP é em automóveis. Carros construídos ou convertidos para funcionar com gás LP estão se tornando cada vez mais comuns - descobriremos o porquê na próxima seção.

Posto de abastecimento de GLP Foto cortesia do Departamento de Energia dos EUA

De acordo com a World Liquefied Petroleum Gas Association (WLPGA), mais de 9 milhões de veículos em 38 países operam atualmente com gás LP. Não é uma ideia nova: os veículos movidos a propano existem há décadas. Os benefícios incluem emissões reduzidas, citado por WLPGA como "50% menos monóxido de carbono, 40% menos hidrocarbonetos, 35% menos óxidos de nitrogênio (NOx) e 50% menos potencial de formação de ozônio em comparação com a gasolina" [ref]. Com incentivos governamentais e incentivos fiscais previstos, o gás LP usado em carros (conhecido como autogas) pode ser muito mais barato do que a gasolina. Mesmo sem os incentivos, geralmente é muito mais barato. Autogás é um combustível de alta octanagem, que oferece desempenho comparável ao da gasolina e diesel, e muitos proprietários afirmam que o autogás funciona de maneira mais suave, resultando em menos desgaste nos componentes do motor.

A maneira mais fácil de começar a usar propano no transporte é comprar um veículo projetado e construído para usar gás automático. Uma ampla gama de fabricantes, incluindo as principais montadoras americanas, como Ford, General Motors e Daimler-Chrysler, oferece opções movidas a propano em alguns modelos. Normalmente, você não encontrará esses carros no showroom - eles precisam ser encomendados especialmente. Em alguns casos, não existe um modelo de produção movido a gás LP, mas um sistema de GLP pode ser instalado de fábrica como opcional. Exemplos de carros que são oferecidos como modelos a gás LP incluem o Ford Crown Victoria, Dodge Ram, caminhão Ford F-150, Chevrolet Cavalier e Toyota Camry.

Foto cedida por The Greenfuel Company

Raramente (embora com mais frequência na Europa), os carros são construídos exclusivamente com um sistema de combustível LP. O motor é afinado e ajustado especificamente para funcionar com eficiência máxima com propano, o que resulta em desgaste do motor reduzido e melhor quilometragem a longo prazo. No entanto, muitos consumidores estão preocupados que um posto de abastecimento de propano possa ser difícil de encontrar. Por esse motivo, a maioria dos carros a gás LP têm sistemas de combustível duplo -- um para gasolina e outro para propano. Os sistemas são configurados para alternar automaticamente entre os dois combustíveis, conforme apropriado. Isso permite que os proprietários usem propano limpo e barato quando estiver disponível, mas eles ainda têm a opção de abastecer rapidamente no posto de gasolina local se precisarem.

É difícil encontrar um posto de gasolina de propano? Na verdade, não é nada difícil. Ao contrário de alguns outros combustíveis alternativos (como o hidrogênio), já existe uma infraestrutura grande e estável para veículos movidos a propano. Você pode usar o Data Center de Combustíveis Alternativos para localizar os postos de abastecimento de gás LP mais próximos. Por exemplo, existem cinco pontos de reabastecimento de gás LP dentro de 25 milhas da casa do autor em Buffalo, N.Y.

Prius modificado: híbrido elétrico-GLP Foto cedida pelo Green Car Congress

Na próxima seção, discutiremos os princípios básicos envolvidos na conversão de um carro movido a gasolina para funcionar com gás automático.

Exemplo de sistema de conversão de combustível duplo Foto cedida pela WTV-UK

O processo de conversão de um carro para funcionar com propano é bastante exigente e requer um bom conhecimento de sistemas automotivos em geral para ser realizado. * Várias empresas oferecem kits que incluem todas as peças necessárias para realizar a conversão. Aqueles sem o know-how necessário devem tentar encontrar um mecânico local com experiência em conversões de gás LP para fazer o trabalho. Embora o propano seja muito seguro como combustível automotivo, se o sistema não for instalado corretamente, pode haver problemas de segurança.

A primeira etapa é escolher um tanque. A maioria das conversões são conversões de combustível duplo, significando que você não substituirá seu antigo sistema de combustível, você simplesmente adicionará um segundo. Como resultado, o tanque de propano ocupará parte do espaço de armazenamento do seu carro, geralmente no porta-malas.

Tanque de rosca (esquerda) e tanque de torpedo Foto cedida pela WTV-UK

Os tanques vêm em formato de "torpedo" ou "rosca". Tanques de torpedo geralmente têm mais capacidade, mas ocuparão mais espaço no seu carro. Os tanques donut são projetados para caber no pneu sobressalente do seu carro. Eles são tanques menores, e você terá que sacrificar seu pneu sobressalente. Em veículos maiores, você pode montar vários tanques para aumentar a capacidade.

Uma vez que o tanque é parafusado, um ponto de enchimento deve ser perfurado na carroceria do carro, geralmente perto do ponto de abastecimento de gasolina ou na parte de trás do porta-malas. O local ideal é aquele que requer o mínimo de tubulação para se conectar ao tanque. As próprias linhas de combustível são tubos de cobre, que oferecem uma certa flexibilidade quando as linhas são roteadas. O tanque deve ser conectado ao ponto de enchimento e as linhas também devem passar ao longo da parte inferior do carro até o motor.

UMA válvula solenoide (Válvula de GLP no diagrama acima) deve ser instalada na linha de combustível entre o tanque e o motor. Essa válvula corta o fluxo de gás LP quando o carro está funcionando com gasolina e quando o motor é desligado. Também possui um filtro embutido que remove qualquer sujeira que possa estar no combustível.

O próximo componente principal é chamado de regulador, também conhecido como vaporizador. Este dispositivo executa uma das funções que um carburador controla em um motor a gasolina - ele usa o calor dos fluidos de refrigeração do carro para vaporizar o propano na forma de gás. Outra verificação de segurança ocorre no regulador também. Inclui um circuito eletrônico que corta o fluxo de gás se o motor parar ou enguiçar. O regulador é geralmente menor do que um carburador normal, portanto, encontrar espaço para ele no compartimento do motor não deve ser um problema.

A outra parte da função do carburador é controlada por um batedeira montado no coletor de admissão. O misturador obtém informações dos sensores ou ECU do carro e, em seguida, controla a quantidade de gás que flui para os cilindros.

Interruptor / medidor de combustível do painel Foto cedida por Tinley Tech LPG Conversion

O sistema deve então ser conectado ao carro sistema elétrico, permitindo um medidor de combustível funcional, bem como automático adequado trocando entre propano e gasolina (junto com um interruptor manual montado no painel). Deve haver conexões com a ECU do carro para que o controlador do motor possa se ajustar a diferentes configurações de combustível.

Carros com sistema de injeção eletrônica provavelmente precisarão de um sistema eletrônico emulador. Quando o carro está operando com gás LP, os injetores de combustível não enviarão nenhuma informação para os outros sensores do carro - isso acenderá a luz "verificar motor" e fornecerá leituras de diagnóstico incorretas. O emulador falsifica os sinais adequados para que a ECU possa operar corretamente.

Os kits de conversão vêm com instruções mais detalhadas, mas esta é uma visão geral básica do que precisa acontecer em uma conversão de combustível duplo.

A seguir, vamos descobrir o quão seguro é o gás LP.

*aviso Legal: Isso não deve ser usado como um guia para uma conversão real de GLP. Pretende ser uma visão geral do processo e não um conjunto de instruções. A menos que você tenha muita experiência em sistemas de combustível automotivo e sistemas elétricos, é altamente recomendável que a conversão seja realizada por um profissional. Todas as conversões devem ser testadas e aprovadas por um profissional com experiência em testes de sistemas de GLP antes de serem usados.

Os gases LP são, na verdade, bastante seguros em comparação com outros combustíveis. O propano tem uma alta temperatura de ignição, cerca de 850-950 F (450-510 C), em comparação com cerca de 495 F (257 C) para a gasolina. Isso torna menos provável que acenda espontaneamente.

Além disso, os tanques usados ​​para armazenar o propano são mais fortes do que os tanques de gasolina por causa da pressão necessária para manter o propano na forma líquida. Isso torna o armazenamento de propano a bordo mais seguro do que um tanque de gasolina comum - é mais resistente a ruptura em caso de colisão. Válvulas de segurança especiais e cortes aumentam o fator de segurança.

Para armazenar o gás LP com segurança, existem algumas diretrizes. É importante lembrar que um tanque de propano nunca está realmente vazio. Quando o tanque está cheio, a maior parte do propano está sob pressão suficiente para se tornar líquido. Mas em pressões seguras, nem todo o propano é liquefeito - uma pequena quantidade está na forma de gás, preenchendo o resto do espaço no tanque. Quanto mais propano é usado, a pressão diminui, deixando menos propano na forma liquefeita e mais gás propano preenchendo o espaço restante.

Os tanques só devem ser enchidos até aproximadamente 80 por cento da capacidade. Mudanças na temperatura podem alterar a pressão dentro do tanque. Se você enchesse o tanque até 100 por cento em um dia frio e nublado e depois deixasse o carro exposto ao sol no dia seguinte, o aumento na temperatura causaria um aumento na pressão dentro do tanque que poderia causar sua falha sem aqueles 20 por cento de espaço livre.

Para obter mais informações sobre o Gás LP e tópicos relacionados, verifique os links na página a seguir.

Artigos relacionados

• Como funcionam os motores de automóveis
• Como funcionam os carros elétricos
• Como funciona a gasolina
• Como funcionam as churrasqueiras
• Como funcionam os carros híbridos
• Como funciona a economia do hidrogênio

Mais ótimos links

• World LP Gas Association: Sobre o Gás LP
• Four Wheeler Magazine: Crawl This Way - um caminhão rastejante convertido em propano para "correr de cabeça para baixo"
• Localizador de estação de combustível alternativo
• Propane Gas Association of Canada
• Ford Scorpio: um guia para a conversão do GLP

Fontes

• Ford Scorpio: LPG Conv (2.0 16V) http://www.fordscorpio.co.uk/lpgconversion.htm
• Rede Global da Indústria Autogas http://www.worldlpgas.com/gain/index.php
• World LP Gas Association: Sobre o Gás LP http://www.worldlpgas.com/mainpages/aboutlpgas/distribution.php
• NPGA.org: Snelling Discovery http://www.npga.org/files/public/Snelling_Discovery_1960s.pdf
• Comparações de conteúdo BTU de combustíveis comuns http://www.cbbqa.com/grilling/Btuchart.html
• Propane Gas Association of Canada http://www.propanegas.ca/files/Propane%20properties.pdf
• Leicester Auto & Marine Gas Services http://www.leicesterautogas.co.uk/lpg_sub.htm
• Conversão de GLP automotivo do-It-Yourself http://www.wps.com/LPG/LPG-book-final.html
• Calor: LPG Conversion http://www.lpg-vehicles.co.uk/lpg_conversions/lpg_vehicle_conversion.htm
• Turner, CC. A Enciclopédia de Métodos e Equipamentos do LP Gas Man. Moore Gas, 1955.
• The Compressed Gas Association. Handbook of Compressed Gases. Van Nostrand Reinhold, 1990. 0-442-21881-8.