¿Gasolina o gas natural vehicular?

Desde hace años Bolivia produce gas natural tanto para su consumo como para exportarlo a Brasil y Argentina. Sin embargo, como la producción de hidrocarburos líquidos (diesel gasolina y gas licuado) no cubre el consumo nacional, se los importa a precios reales y se los vende a precios subvencionados, porque desde enero de 2005 sus precios se encuentran congelados y un intento de incrementarlos fracasó en diciembre de 2010 por la resistencia popular. Debido al incremento del consumo y del precio de estos combustibles, el Presidente Morales en su Informe-Mensaje a la Nación (22/01/12) indicó que la subvención durante 2011 alcanzó a 706 millones de dólares, lo que explica la política energética de transformar el parque automotor para que en lugar de gasolina se utilice gas natural vehicular (GNV). Al presente la gran mayoría de taxis de las ciudades de Cochabamba y Santa Cruz utilizan GNV, no así los de La Paz, cuyos operadores se quejan de algunos problemas en el funcionamiento de vehículos accionados con GNV, como la falta de potencia en pendientes fuertes y la menor duración de los motores.

Debido a que la conversión inicialmente sólo se está dando en vehículos livianos que funcionan con gasolina, que circulan en o alrededor de las ciudades, se hará una comparación de los efectos de la combustión en vehículos accionados por gasolina y por GNV. El aire atmosférico (seco) que interviene en la combustión tiene una composición en volumen de aproximadamente 20,9% de oxígeno, 78,1% de nitrógeno y 1% de argón y otros gases. Los productos obtenidos de una combustión completa son bióxido de carbono (CO2) y agua (H2O) y sí hay azufre SO2, acompañados de nitrógeno. Para facilitar el análisis de la combustión de estos dos combustibles fósiles, se considerarán como residuos de la combustión solo el CO2 y el H2O y para el cálculo de los pesos moleculares se considerarán los siguientes pesos atómicos redondeados de los tres principales elementos químicos que intervienen en ella: oxígeno=16; carbono=12 e hidrógeno=1.

COMBUSTIÓN DE LA GASOLINA

La gasolina puede ser considerada una mezcla de octanos (C8H18), por lo que la reacción química será:

C8H18 (l) + 25/2 O2 (g) = 8 CO2 (g) + 9 H2O (l)

114 400 352 162

1 3,51 3,09 1,42

(g) gas; (l) líquido

Vale decir que cada gramo de gasolina produce 3,09 gramos de bióxido de carbono y 1,42 gramos de agua luego de su combustión y necesita 3,51 gramos de oxígeno para su combustión. El agua representa el 32% de los residuos de combustión.

COMBUSTIÓN DEL GAS NATURAL

El gas natural es básicamente metano (CH4), por lo que:

CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (l)

16 64 44 36

1 4 2,75 2,25

Cada gramo de gas natural produce 2,75 gramos de bióxido de carbono y 2,25 gramos de agua y necesita 4 gramos de oxígeno. El agua representa el 45% de los residuos de combustión.

VOLUMEN DE LOS COMBUSTIBLES

Si para la gasolina se considera una densidad de 730 gramos (g) por litro (l), 114 gramos tendrán un volumen de 0,156 litros (156 mililitros), vale decir 1,37 mililitros (ml)/g, mientras que al nivel del mar a 1,013 bar de presión y 0o C de temperatura, 16 gramos de gas natural (y de cualquier peso molar) tienen un volumen de 22,4 litros, vale decir 1,4 l/g o 1.400 ml/g. Esto significa que 1 gramo de gas natural tendrá un volumen 1.400/1,37 = 1.022 veces más que 1 gramo de gasolina.

COMPRESIÓN DEL GAS NATURAL PARA OBTENER GNV

Para su distribución y venta como GNV el gas natural es comprimido a una presión manométrica de 200 bar, por lo que la presión absoluta (presión manométrica más presión atmosférica) sería P1 = 201,013 bar. En condiciones normales, vale decir una presión Po = 1,013 bar (nivel del mar), temperatura de 0oC (que se mantendrá constante para facilitar los cálculos), y un volumen molar Vo = 22,4 litros, de acuerdo a la relación PoVo = P1V1, el volumen comprimido resulta V1 = 0,113 litros, vale decir se comprimió en 198 veces.

Considerando que el poder calorífico del GNV es aproximadamente 8 % mayor que el de la gasolina (49,44 BTU/g y 45,75 BTU/g respectivamente) deducidos del párrafo subsiguiente), el volumen del tanque de combustible de GNV deberá ser 1.022/(198x1,08) = 4,8 veces mayor que el de la gasolina para tener la misma autonomía de recorrido.

Con la forma de cálculo señalada, a una altitud de 3.600 metros sobre el nivel del mar (ciudad de La Paz) en que la presión atmosférica es de 0,653 bar, el volumen molar resulta 34,749 litros. Comprimiendo a 200 bar de presión el volumen comprimido resulta también 0,113 litros, porque se comprimió más un gas de menor densidad, de manera que la altitud no afecta en el volumen necesario del tanque de GNV.

PRECIO DE LOS COMBUSTIBLES

El precio de la gasolina es de Bs 3,74 por litro y su poder calorífico 20.750 BTU/libra (33.395 BTU/litro), mientras que el precio del GNV es de Bs 1,66 por metro cúbico y su poder calorífico 1.000 BTU/pie3 (35.315 BTU/m3), lo que significa que en la gasolina por cada boliviano se compra 8.929 BTU y en el GNV por cada boliviano se compra 21.274 BTU, resultando que el costo energético del GNV es el 42 % del de la gasolina.

CONCLUSIONES

1. La gasolina produce un 12 % más de bióxido de carbono que el gas natural, de modo que este combustible es ligeramente más limpio. Además el GNV no produce emisiones de plomo ni de azufre.

2. Como residuo de la combustión el GNV produce un 58 % más de agua que la gasolina, lo que podría producir un mayor desgaste de los motores a combustión, como sienten algunos operadores de vehículos a GNV.

3. El gas natural necesita 14 % más de oxígeno que la gasolina para su combustión y ésta podría ser la causa por la que su rendimiento es menor, especialmente en ciudades situadas en elevada altitud como La Paz.

4. Para tener la misma autonomía de recorrido, en un vehículo a GNV el volumen de su tanque de combustible debería ser 4,8 veces mayor que el de un vehículo a gasolina, lo que en las condiciones actuales en que los tanques de los vehículos están diseñados para combustibles líquidos y no existen surtidores de GNV en las poblaciones entre ciudades, no favorece su utilización en distancias largas.

5. Con los precios actuales, un vehículo que funciona adecuadamente con GNV debería tener un costo de combustible del 42 % comparado con el de la gasolina.

6. La altitud no influye en el volumen necesario del tanque de GNV.

7. Contra lo que muchos creen, el gas natural tiene un poder calorífico ligeramente superior al de la gasolina.

El mucho menor costo de combustible de un vehículo accionado a GNV, su menor contaminación y la existencia de gas natural en el país, son factores determinantes para masificar en primera instancia su consumo en los vehículos de servicio urbano. Además en el futuro la diferencia de precios entre la gasolina y el GNV tenderá a incrementarse, paralelamente a la ya insostenible subvención a los hidrocarburos líquidos, que aumenta con el consumo nacional y con el contrabando, acicateado por la diferencia del precio internacional que rige en los países vecinos y el precio subvencionado en el nuestro.

(*) Ing. de Minas, Exministro de Minería