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¿Automóviles sobre la leña es mito o la realidad?

¡Mucho tiempo antes de la aparición de la gasolina, en calidad del combustible para los motores de combustión interna usaban el gas! Por ejemplo, leemos a Julio Verne: "… él ha bajado el mechero de gas …". Ardía en este aparato de iluminación, claro está, no el gas natural, sino el “gas del alumbrado”, que es producto de la destilación seca del combustible sólido, que se obtenía en los generadores del gas. Sobre ello trabajaban los primeros motores de combustión interna, que en aquel entonces fueron todavía fijos. La verdad es que se consiguió crear los generadores de gas móviles solamente en el período entre la Primera y Segunda guerras mundiales, y el gas, producido por ellos, por su composición se distinguía visiblemente del gas del alumbrado. Pero en calidad del combustible servía completamente.

Hoy la abreviación de "GasGen" no le dice a la mayoría absoluta de las personas en absoluto nada. Y solamente pocos aficionados de la historia de la técnica saben que había unos automóviles, que en calidad del combustible se usaban los tacos de árbol. Y que había un tiempo, cuando a la pregunta "¿qué es gasgen?" sencillamente señalaban con el dedo diciendo: “¡ahí ha ido!” Y esta palabra no se consideraba como abreviación. Algunas personas son convencidas, por alguna razón, que los gasgenes, que pasaban con ayuda de los tacos en vez de la gasolina, fueron el atributo excepcional de la miseria soviética. En realidad este tipo del combustible está difundido por todo el mundo.


El gas usado para estos automóviles cada uno de nosotros lo veía varias veces. Si en la hoguera se echa mucha cantidad de leñas, de él comienza a salir el humo blanquecino abundante. ¡Esto es tan llamado gas de pirólisis! Cuando la hoguera se enciende, el humo desaparece en la llama, el gas arde. Por la composición él representa la mezcla bastante compleja, cuya base componen el óxido del carbono, el hidrógeno, el metano y el vapor. Está claro, que en aquella forma, en que el gas del alumbrado se forma en la hoguera, él no es útil para servir del combustible de motor, en primer lugar, por una fuerte contaminación por las partículas duras. La instalación generadora de gas prepara un producto mucho más puro y de alta calidad.

En la Unión Soviética, a principios de los años veinte, fueron organizadas las pruebas de concurso de los vehículos a gas, y el primero entre nuestros compatriotas, quien instaló el generador en el automóvil, fue el profesor V.S. Naumov de Leningrado, en el año 1927. El Instituto Científico de automóviles y de tractores (NATI) comenzó a ocuparse de los generadores de gas automovilísticos en 1928, realizando los experimentos con los modelos extranjeros de “Pip” e “Imbert de Dietrich”. El 5 de marzo de 1930 por la decisión de la Presidencia del VSNJ (Consejo Supremo de Economía Nacional de la URSS) el Departamento del VISJOM y del laboratorio de generadores de gas del Instituto de la madera y de la organización de madera se pasan al NAMI. El 25 de marzo en el Instituto de la subsección se crea el Departamento de generadores de gas. Se desarrollan los trabajos de la aplicación del combustible sólido para los motores de automóviles y de tractores; se realizan diseñado, construcción y pruebas de las instalaciones generadoras de gas para las lanchas fluviales y otras necesidades de la economía nacional.

El primer generador de gas NATI-1 construido trabajaba con la leña regular. En 1932 fue fabricada la instalación NATI-3 creada en el Departamento de tractores y destinada a la lancha a motor con el motor JTZ o SТZ. En aquel entonces apareció la primera instalación automovilística. Fue creada con apoyo de la sociedad “Avtodor”. La instalación se llamaba "Avtodor-P" y fue diseñada por el ingeniero I. Mezin con la participación de los activistas de la “Avtodor”, ingeniero del NATI A. Peltser y Druyan. La "Avtodor-P" representaba el generador de gas de la construcción enteramente metálica con suministro de tobera del aire por la periferia de la caja de fuego. El mezclador de la instalación fue copiado enteramente de la NATI-3. Según el tipo "Avtodor-P" S. Mezin proyectó en el NATI dos instalaciones: NATI-11 para el GAZ-AA y NATI-10 para ZIS-5. Después de las pruebas, a principios del año 1936 la NATI-11 fue entregada para la producción en grandes series a la fábrica "Svet Shajtera", que producía antes las lámparas de mineros.

La experiencia, adquirida en este trabajo, ha permitido crear unas construcciones más perfectas. Una de ellas fue la instalación NATI-G14, creada bajo la dirección de S.G. Kossov. Su producción en grandes series bajo la dirección del ingeniero NATI, N.G. Yudashkin fue arreglada en la fábrica de coches de Gorky para el automóvil GAZ-42. Él elaboró antes y organizó la producción de la versión de gas del motor GAZ-A. En el proyecto de la instalación generadora de gas fue implantada una serie de los cambios, tomando en cuenta las tecnologías de la fábrica GAZ, cuya maquinaria destinada a la producción en masa, se distingue mucho de la maquinaria de la fábrica "Cometa", donde estas instalaciones se producían antes. Desde el año 1939 hasta el 1946 fueron fabricadas 33840 unidades de GAZ-42.

En 1936 fue producida la partida de los automóviles ZIS-13. Sus instalaciones generadoras de gas se distinguían por las dimensiones y construcción de algunos agregados, por su instalación en el chasis y por la cantidad de las secciones de los purificadores-enfriadores rudos. Así, la cámara de la combustión se fabricaba del acero termorresistente de cromo y niquel, pero el níquel en aquel tiempo fue importado y muy caro. El modelo ZIS-13 se distinguía por el tendido eléctrico, de 12 voltios en vez de 6 V standardizados. El voltaje elevado fue necesario en relación al aumento de la potencia del arrancador, a consecuencia del grado elevado de la compresión del motor de gas y la existencia del ventilador potente. A finales del año 1938 empezaron a producirse los coches ZIS-21 con generador de gas.

El esquema del generador de gas es simple. El combustible, cargado en el generador de gas, se enciende a través de la válvula de aire por medio de la antorcha. El aire necesario para la gasificación, a través de las toberas, gracias a la rarificación creada por la acción absorbente del motor, entra en la cámara. Y su cantidad debe ser insuficiente para la combustión completa del combustible. El carbono del combustible se une al oxígeno del aire, formando el gas carbónico (СО2) y el óxido del carbono (CO). Luego estos gases pasan a la zona de la reconstitución, donde pasan a través de la capa del carbón encandecido que está sobre el emparrillado. En resultado, el gas ininflamable СО2 se convierte en el gas combustible CO. El hidrógeno, que forma parte del combustible, se une parcialmente al oxígeno, formando el agua, que se junta a la humedad del combustible, y el resto se desprende en forma pura.

 

Bajo la influencia de las altas temperaturas en la cámara de la gasificación una parte de la humedad se une al carbono, formando el óxido del carbono y hidrógeno. El óxido del carbono, junto con antes formado y obtenido como resultado de la reconstitución del gas carbónico, pasa a la composición del gas generador. El hidrógeno recibido como resultado de la descomposición del agua, se suma con el hidrógeno libre, y una parte de este hidrógeno pasa a la composición del gas generador, y otra parte entra en la reacción química con el carbono del combustible, formando el metano. Teoréticamente todo el oxígeno del aire debe gastarse en la gasificación, sin embargo, en realidad su parte se conserva y pasa a la composición del gas generador. El agua que no haya disgregado durante la gasificación, pasa al gas generador en forma del vapor.

 


En la capa del combustible, que se encuentra directamente sobre la zona de la combustión, pasa un proceso de la destilación seca del combustible, e.d. el calentamiento sin acceso del aire. Los productos de la destilación seca son el carbón vegetal o el coque, también las sustancias volantes, los alquitranes y la humedad, que salen en el estado de gas y de vapor. Todos los productos de la destilación seca en el tipo descrito del generador pasan enteramente a través de la zona de combustión y reconstitución, donde se someten a los procesos de la gasificación, poco más complicados en comparación con los descritos, pero que dan los mismos productos principales. Sobre la zona de la destilación seca se encuentra la zona de desecación, en donde ocurre el desecamiento del combustible. A la salida del generador el gas tiene una alta temperatura y es contaminado por la ceniza y partículas del carbón. En tal forma él no puede usarse en el motor y antes de entrar en los cilindros debe ser purificado y enfriado.

De combustible para los generadores de gas pueden servir leña, turba, carbón pardo de piedra y vegetal, antracita, briquetas de los desechos vegetales, etc. Todo el combustible se divide en dos clases: bituminoso, o con un alto contenido de los alquitranes y uniones volantes (leña, turba, carbón pardo, briquetas de la paja, etc.), y no bituminoso (carbón vegetal, coque hullero, antracita, etc.). El motor de la combustión interna puede trabajar solamente con el gas sin alquitrán, pero todo el combustible accesible como leña, turba, carbón pardo, está formado por los alquitranes, además, cada combustible tiene sus particularidades. Todo esto pone ante los constructores las tareas complejas de resolver con simplicidad y accesibilidad aparentes del proceso.

Por la comodidad del uso y otros parámetros de explotación la madera es uno de los tipos más atrayentes del combustible, y siendo de notar que convienen más las variedades duras: roble, haya, abedul, etc., que garantizan la obtención del carbón vegetal más resistente. La aplicación de las variedades suaves son menos deseables, ya que dan mayor cantidad de las partículas duras que tapan los agregados de la limpieza y conductos para el gas. Sobre el proceso de la formación del gas influyen mucho las dimensiones y humedad de los tacos de árbol. Un árbol recien cortado no sirve en calidad del combustible para generar el gas por tener alta humedad. Por eso la madera se seca preliminarmente. El secamiento natural sobre el aire abierto va muy despacio, y sólo dentro de uno y medio o dos años la humedad baja hasta el 15 - 20%, la que es admisible para la gasificación. La instalación generadora de gas NAMI-G78 permitía usar los tacos con la humedad elevada de hasta el 40%, para lo que en motor del automóvil se instalaba un ventilador especial. En este caso la potencia del motor bajaba de 46 hasta 36 H.P.
La turba, según las propiedades, es más próxima a la madera, pero tiene mucha cantidad de cenizas, es menos resistente y más ligera. La turba de poca cantidad de cenizas puede usarse en los generadores de gas destinados al trabajo sobre los tacos de árbol. La turba con más alta formación de las cenizas, tanto como el carbón pardo, exige la construcción especial de la cámara de la combustión. Además de esto, mucha cantidad de cenizas condiciona a la disminución gradual de la potencia del motor durante el trabajo. El gas recibido de la turba y del carbón pardo contiene también la cantidad subida del alquitrán, lo que es necesario tener en cuenta durante el mantenimiento de la instalación y del motor. La mezcla muy indeseable al carbón pardo es el azufre, que penetra en el gas. Como resultado de su interacción con el condensado se forma el ácido sulfúrico que destruye las piezas metálicas de la instalación y del motor.
El carbón vegetal habitualmente se empleaba solamente para pegar fuego al combustible básico en el generador de gas a la puesta en marcha inicial. Él es el combustible muy bueno, pero su uso en las instalaciones regulares es inadmisible, puesto que surgen recalentamiento del generador de gas y quemado. Para él en el NATI se diseñaron las instalaciones G21 y G23, para GAZ-43 y ZIS-31, respectivamente. 

Estas instalaciones son menos complejas y más ligeras en comparación con las que trabajan con los tacos: la masa de la NATI-G21 es de 250 kg, y NATI-G23, 310 kg. Gastaban aproximadamente en vez y media menos del combustible, por la masa, y su encendimiento pasaba durante 3 - 4 minutos. Sin embargo la limpieza de sus generadores de gas y del purificador-enfriador se tenía que hacer a través de cada 250 km del recorrido, mientras que con los generadores de gas que trabajaban con leña, dentro de cada 1000 km. En marzo de 1939 el gobierno Soviético planteó ante los constructores de maquinaria la tarea: "Poner un generador de gas en todas las máquinas que trabajaban en la corta de los árboles, así como una parte considerable del parque de los tractores de la agricultura y de la flota de los automóviles". Las operaciones militares comían la masa principal del combustible elaborado en el país. Solamente en las operaciones militares contra Finlandia fue involucrado cerca de 100 mil automóviles. Mientras tanto por la fabricación de los camiones y tractores de orugas potentes la URSS ocupó el primer lugar en Europa.

La economía del país tenía fiebre constante, el combustible para autotransporte no bastaba catastróficamente. La guerra sólo ha llevado la situación hasta el fin lógico. En los años militares ZIS-21 y GAZ-42 fueron explotados no sólo en la retaguardia, sino también en los frentes. En particular, la mitad de los automóviles de transporte de Leningrado de bloqueo, del frente de Leningrado y la Flota Báltica Condecorada con la Orden de la Bandera Roja fue equipada con las instalaciones generadoras de gas.

Para la instalación en los camiones regulares fueron elaboradas las instalaciones NATI-G69 para ZIS-5 y NATI-G59 para el Gas-AA. Al fin de la guerra en la URSS fueron explotados 200 mil vehículos a gas, tractores, plantas eléctricas móviles, lanchas, locotractores y otras instalaciones. Durante la Segunda Guerra Mundial los vehículos a gas obtuvieron también la extensión en Alemania, Francia, Gran Bretaña, Suecia, Finlandia, China, Japón, Australia, India.

La explotación de las máquinas con los generadores de gas se complicaba por la falta del combustible acondicionado por la ausencia de la cantidad suficiente de las bases de acopio del combustible, aunque la decisión sobre su construcción fue tomada aún antes de la guerra. Para colmar, ellas suministraban con frecuencia los tacos con la humedad subida que conducía a la salida fuera de servicio a la maquinaria generadora muy costosa.
Después de la guerra la Fábrica Uraliana automovilística en los años 1946 - 1952 producía el UralZIS-21A modernizado, y desde 1952, el UralZIS-352 con la instalación NAMI-G78. Desde el año 1953 la fábrica de tractores de Minsk producía el tractor de arrastre КТ-352Т. Esto fueron las últimas máquinas de serie con los generadores de gas.

En nuestros días los "kulibin" (innovadores) de diferentes países, en la sensación del encarecimiento agudo de la gasolina tradicional, de nuevo se han vuelto a las ideas y estudios del pasado.

Tomando en consideración el coste de la leña y el precio del carbón vegetal mercantil, se manifiestan de la proposiciones de business completamente atrayentes, como por ejemplo:

"Compramos la leña, la echamos al generador de gas de nuestro coche, vamos a donde queremos mientras se separe el gas, sacamos después el carbón vegetal preparado (en su lugar echamos nueva leña) y ¡vendemos este carbón!

Y vendemos el carbón por un precio considerablemente más caro, en comparación con el precio de la leña." ¡Es aquí el business!”

Las tecnologías modernas del briquetaje de los desechos permiten unificar el combustible "de madera". Gracias a esto podemos hacer las briquetas (gránulas, pellets) de cualquier dimensión y prácticamente de cualesquiera materias primas orgánicas: paja, cáscaras del girasol, caña del maíz, etc. ¡A la salida recibimos transporte moviente con la fabricación paralela del carbón vegetal de alta calidad!

¿Recordáis la película histórica fantástica "Atrás para el futuro" con inolvidable automóvil DeLorean en calidad de la máquina del tiempo? ¡Cómo esta instalación generadora de gas hace acordarse del trabajo "flucsuador" nuclear sobre las cáscaras de plátano y otros desechos!

¿Cómo saber? ¡Probablemente no es tan lejano este "futuro"!

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